DE3743508C2 - Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Insbesondere bei spanabhebenden Maschinen werden an die Schnittstellen der Schneidwerkstoffe oft wäßrige Lösungen, Emulsionen oder Öle zum Kühlen und Schmieren geleitet. Gleichzeitig nehmen diese Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten, im folgenden kurz Hilfsflüssigkeiten genannt, die angefallenen Späne und andere feste Bestandteile - gegebenenfalls in einem Späneförderer - auf und binden diese Stoffe an sich. Solche spanabhebenden Maschinen und namentlich Mehrspindelautomaten haben während des Bearbeitungsprozesses einen hohen Bedarf an Hilfsflüssigkeit. Diese wird daher ständig gereinigt, wiederverwendet und dem Flüssigkeitskreislauf erneut zugeführt.

Beim Reinigen der Hilfsflüssigkeit von Verunreinigungen des Arbeitsprozesses ist es bereits bekannt, die Späne und andere feste Bestandteile mit einem Sieb aus der Flüssigkeit abzuscheiden. Dieses Verfahren ist zwar besonders einfach, aber gleichzeitig auch sehr grob; mit Hilfe dieses Verfahrens kann die Hilfsflüssigkeit nicht mit dem notwendigen Reinheitsgrad wiedergewonnen werden.

Bereits bekannt ist auch, Metallpartikel aus einer Hilfsflüssigkeit mit Hilfe einer Magnetwalze auszusondern. Solche Magnetwalzen werden oft auch in einem kombinierten Verfahren zusammen mit Sieben verwendet. Magnetwalzen haben jedoch den Nachteil, daß sie lediglich ferromagnetische Stoffe aussondern können und daher beim Bearbeiten und Verspanen beispielsweise von Aluminium und Messing unbrauchbar sind.

Man kennt daher auch Reinigungsverfahren und -einrichtungen, bei denen der Magnetwalze noch ein Bandfilter nachgeschaltet ist oder bei denen die Hilfsflüssigkeit ausschließlich mit Hilfe eines Bandfilters gereinigt wird. Solche Bandfilter haben den Vorteil, daß auch feinste und nicht-magnetisierbare Partikel, die gegebenenfalls von der Magnetwalze nicht entfernt werden konnten, von ihnen noch ausgeschieden werden. Ein solcher Bandfilter hat jedoch einen hohen Platzbedarf, der beispielsweise bei Werkzeugmaschinen oft kaum zur Verfügung steht und im Betrieb kosten- und wartungsintensiv ist. Zudem hat ein Bandfilter einen hohen Verbrauch des üblichen und als Filter dienenden Vliesmaterials, was sich in zweifacher Hinsicht nachteilig auswirkt. Dieses Vliesmaterial ist zum einen teuer, zum anderen kann es nach dem Gebrauch in der Regel nur als - dem Verbrauch entsprechend voluminöser - Sondermüll versorgt werden.

Aus der US-PS 35 59 809 ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Filterelemente wechselweise in Filterfunktion geschaltet werden können, wobei in einer Betriebsstellung ein Filterrückgespült wird.

Bei dieser Vorrichtung ist ein zusätzlicher Tank als Reservoir für gefilterte Flüssigkeit erforderlich, aus dem beim Rückspülen Flüssigkeit entnommen wird. Der durch diesen zusätzlichen Tank vorhandene Platzbedarf macht den Einsatz dieser Vorrichtung in Verbindung mit Werkzeugmaschinen problematisch, da ein entsprechender Platz dort nicht oder allenfalls nur sehr begrenzt zur Verfügung steht.

Auch bei einer Vorrichtung gemäß der DE-OS 30 11 352 sind zwei Tanks erforderlich, mit dem vorbeschriebenen Nachteil. Der zusätzlich zu einem Sedimentations- oder Dekantierungstank, in dem der Späneförderer umläuft, notwendige weitere Tank dient zur Aufnahme eines Vorrates der gereinigten Flüssigkeit. Dabei muß dieser Tank so groß bemessen sein, daß der in ihm enthaltene Flüssigkeitsvorrat zum Reinigen der Filtereinrichtung und gleichzeitig auch für die flüssigkeitsverbrauchende Werkzeugmaschine ausreicht. Des weiteren sind zwei Saugpumpen notwendig. Durch diese sowie die beiden entsprechend groß dimensionierten Flüssigkeitstanks ist ein vergleichsweise großer Platzbedarf erforderlich.

Ein rückspülbares Filter ist auch bereits aus der AT-PS 2 61 635 bekannt. Dabei können einzelne Filterelemente einer mehrere von diesen aufweisenden Filteranordnung rückgespült werden. Diese Filteranordnung ist aber nicht auf die speziellen Erfordernisse bei Werkzeugmaschinen zugeschnitten und erfordert ebenfalls durch die vom Verbraucher getrennte Anordnung der Filter einen zusätzlichen Platz.

Schließlich ist aus der DE 36 16 426 A1 zwar auch eine Filtereinrichtung bekannt, bei dieser ist aber ein Rückspülen der Filter mit umgekehrter Durchströmungsrichtung der Flüssigkeit nicht vorgesehen. Außerdem ist diese Einrichtung vergleichsweise aufwendig und erfordert auch durch die Vielzahl von vorgesehenen Einzelvorrichtungen einen entsprechenden Platz.

Es besteht daher die Aufgabe, eine einfache, platzsparende und preisgünstige Vorrichtung zum Reinigen der Hilfsflüssigkeit von Werkzeugmaschinen und/oder Späneförderern mit gleichzeitig einem hohen Abscheidegrad zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches wiedergegeben.

Eine solche Reinigungsvorrichtung ist besonders platzsparend, da unter anderem kein zusätzlicher Behälter notwendig ist. Die Hilfsflüssigkeit läuft hier in einem Kreislauf um. Ein Teilstrom der gefilterten Flüssigkeit wird dabei zum Rückspülen und Reinigen wenigstens einer weiteren Filtereinrichtung verwendet. Die Filtereinrichtungen können wechselweise in Filterdurchströmrichtung und Filterrückspülrichtung umgeschaltet werden. Auf diese Weise wird ständig über eine Filtereinrichtung Flüssigkeit angesaugt und gereinigt, während ein Teilstrom der gefilterten Flüssigkeit eine andere Filtereinrichtung durchspült und von Schmutzpartikeln säubert. Diese Schmutzpartikel bleiben entweder im ungereinigten Bereich der Flüssigkeit oder werden über einen Späneförderer aus dem Flüssigkeitskreislauf nach außen befördert. Ist die Filtereinrichtung, über die bislang die Flüssigkeit angesaugt wurde, verstopft, wird die Strömungsrichtung in den Filtereinrichtungen geändert, so daß die bislang in Filterfunktion befindliche Filtereinrichtung in Filterrückspülrichtung durchspült und nunmehr von Schmutzpartikeln gesäubert wird. Somit läßt sich die Hilfsflüssigkeit ständig über wenigstens eine betriebsbereite Filtereinrichtung ansaugen, wobei die Filter der Filtereinrichtungen mehrfach verwendet werden können. Dadurch werden die Wartungsintervalle wesentlich verlängert, der anfallende Sondermüll od. dgl. Abfall reduziert und entsprechend die Kosten im Rahmen eines solchen Verfahrens gesenkt.

Es kann über einen längeren Zeitraum ohne Unterbrechung Hilfsflüssigkeit auch mit einem hohen Abscheidegrad gereinigt werden. Ist nach einem vergleichsweise längeren Zeitraum ein Wechsel der Filter notwendig, so sind bei Verwendung von öligen oder ölhaltigen Hilfsflüssigkeiten beispielsweise nur relativ kleine Filtervliese als Sondermüll zu entsorgen und nicht ein großer Bandfilter.

Zum in längeren Intervallen doch notwendigen Wechsel der Filter sollten die Filtereinrichtungen leicht zugänglich sein. Zweckmäßigerweise sind die Filtereinrichtungen daher im oberen Bereich des in einem Maschinenbett befindlichen Teils der Flüssigkeit angeordnet. Eine Anordnung im oberen Bereich der Flüssigkeit gewährleistet, daß die Filtereinrichtungen nicht zu schnell etwa mit Metallspänen verstopft sind, da alle Feststoffpartikel sich in den unteren Bereichen des Maschinenbettes oder dergleichen sedimentieren können.

Der geforderte hohe Abscheidegrad der Filtereinrichtungen läßt sich insbesondere dadurch erreichen, daß diese jeweils ein Vlies als Filter aufweisen. Die Strömungs- Umkehreinrichtung ist als Mehrwege-Hahn ausgebildet, der automatisch steuerbar und dazu vorzugsweise mit einem Zeitintervall-Schalter verbunden ist.

Ein automatisch steuerbarer Mehrwege-Hahn erleichtert die Bedienbarkeit der Reinigungsvorrichtung wesentlich und gestattet es in Verbindung mit einem Zeitintervall-Schalter, daß die Reinigungsvorrichtung auf den jeweiligen Verschmutzungsgrad der Hilfsflüssigkeit eingestellt werden kann. Denn die Umschaltung der Strömungsrichtung im Flüssigkeitskreislauf und der Wechsel von der Filterdurchströmrichtung zur Filterrückspülrichtung in den Filtereinrichtungen hängt davon ab, wie schnell die Filter beispielsweise durch Metallspäne verstopft werden.

Bei einem hohen Verschmutzungsgrad der Hilfsflüssigkeit sind diese Zeitintervalle kürzer; sie können über den Zeitintervall-Schalter entsprechend dem jeweiligen Verschmutzungsgrad eingestellt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Mehrwege-Hahn als Magnetventil ausgebildet ist. Ein solches Magnetventil ist besonders kostengünstig und leicht steuerbar.

Nach einem Vorschlag gemäß der Erfindung ist die Umwälzpumpe als Kreiselpumpe ausgebildet. Eine Kreiselpumpe ist besonders einfach, platzsparend und vermag dennoch auch größere Mengen Hilfsflüssigkeit zu fördern.

Bei hohen Druckanforderungen im Flüssigkeitskreislauf ist zweckmäßigerweise eine Hochdruck-Pumpe nachgeschaltet.

Die wirksame Filter-Oberfläche kann erhöht werden, wenn die Filtereinrichtungen öffnungsseitig trichter- oder saugglockenförmig ausgebildet sind. Auch eine trichter- oder saugglockenförmige Ausbildung der Filtereinrichtungen ändert nichts an den Vorteilen der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung hinsichtlich des Platzbedarfes und in Hinblick auf eine Sondermüll-Entsorgung der ver­ brauchten Filter.

Die Maximaltemperatur der Hilfsflüssigkeit kann begrenzt oder abgesenkt werden, wenn im Flüssigkeitskreislauf ein Flüssigkeitskühler vorgesehen ist. Dadurch wird nicht nur die Kühlwirkung an den Werkzeugen erhöht sowie das Tempera­ turniveau der gesamten Vorrichtung niedriger gehalten, vielmehr wird auch die Temperaturbelastung der Reinigungs­ vliese gesenkt, was deren Lebensdauer verlängert.

Es kommt auch in Betracht, daß die Reinigungsvorrichtung als Zentral-Reinigungsvorrichtung für mehrere Maschinen ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine platzsparende und kostengünstige Zentral-Reinigungsvorrichtung für mehrere spanabhebende Werkzeugmaschinen geschaffen.

Schließlich ist denkbar, daß die Reinigungsvorrichtung mehr als zwei vorzugsweise trichterförmig ausgebildete Filtereinrichtungen aufweist mit Filtern, vorzugsweise von unterschiedlich hohem Abscheidegrad. Stattet man die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung mit Filtern von gleich hohem Abscheidegrad aus, so lassen sich die War­ tungsintervalle noch weiter erhöhen. Filtereinrichtungen mit Filtern von unterschiedlich hohem Abscheidegrad ge­ statten es, zwischen den Filtern zu wählen und - ohne weitere größere Umbauten - jeweils die Filter zu verwenden, deren Abscheidegrad den Reinheitserfordernissen an die Hilfsflüssigkeit während eines bestimmten Arbeitsprozesses entspricht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eine vorteilhaften Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt stark schematisiert:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer Reinigungsvorrichtung und

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Leitungsführung der Reinigungsvorrichtung.

In Fig. 1 befindet sich in einem Maschinenbett 1 einer - in Fig. 1 nicht weiter abgebildeten - spanabhebenden Werkzeugmaschine ein Späneförderer 2. Das Maschinenbett 1 ist bis zu einem Flüssigkeitsstand F mit Hilfsflüssigkeit gefüllt. Während des Bearbeitungsprozesses schleudert die spanabhebende Werkzeugmaschine Werkstückspäne und die als Kühl- und Schmiermittel dienende Hilfsflüssigkeit in den Späneraum R. Dabei prallen die Späne unter anderem auch auf eine Wand 3 und fallen von dort in Pfeilrichtung S nach unten in das Maschinenbett 1. Im Maschinenbett 1 werden die Werkstückspäne und andere Feststoffpartikel durch die dort gesammelte Hilfsflüssigkeit gebunden. Ein Teil der Feststoffpartikel P wird durch den Späne­ förderer 2 aus dem Maschinenbett 1 nach außen gefördert und fällt an dem außerhalb des Maschinenbettes 1 liegenden Ende des Späneförderers 2 in einen Späne-Container 4. Insbesondere feinere Metallspäne und andere Feststoff­ partikel P bleiben zu einem erheblichen Anteil in dem im Maschinenbett 1 befindlichen Teil der Hilfsflüssigkeit. Vor einer erneuten Zufuhr der Hilfsflüssigkeit an die spanab­ hebenden Werkzeugmaschinen od. dgl. muß diese von praktisch allen festen Bestandteilen gereinigt werden, wenn nicht die Maschinen unter den Verunreinigungen leiden und die Präzision der Arbeitsergebnisse nachlassen soll.

Zur Reinigung der Hilfsflüssigkeit weist die Reinigungs­ vorrichtung Filtereinrichtungen 5 auf, die öffnungsseitig trichterförmig ausgebildet und jeweils mit einem Vlies 6 ausgestattet sind. Die Filtereinrichtungen 5 sind im oberen Bereich des im Maschinenbett 1 befindlichen Teils geringfügig unterhalb des Flüssigkeitsstandes F der Hilfs­ flüssigkeit angeordnet. Diese wird von nur jeweils einer Filtereinrichtung 5, z. B. 5a, angesaugt (Pf 1), während die jeweils andere Filtereinrichtung 5, hier z. B. 5b, durch einen Teilstrom (Pf 2) der gefilterten Hilfsflüssigkeit durchspült und ihr Filter-Vlies 6 von Schmutzpartikeln ge­ säubert wird.

Fig. 2 zeigt die schematische Gesamtdarstellung einer er­ findungsgemäßen Reinigungsvorrichtung. Nur strichpunktiert angedeutet ist das Maschinenbett 1. Im Maschinenbett 1 befinden sich zwei Filtereinrichtungen 5a und 5b. Eine durch einen Wechselstrommotor 8 angetriebene und als Kreiselpumpe ausgebildete Umwälzpumpe 7 saugt zunächst über die Filtereinrichtung 5a Hilfsflüssigkeit aus dem Maschinenbett 1. Dabei wird die beispielsweise durch Metallspäne verschmutzte Hilfsflüssigkeit im Maschinenbett 1 durch das Vlies 6 der Filtereinrichtung 5a gereinigt. Nach Durchlaufen der Umwälzpumpe 7 wird der gereinigte Flüssigkeitsstrom in zwei Teilströme T1 und T2 unter­ teilt, wobei der Teilstrom T2 in Pfeilrichtung M zur spanabhebenden Werkzeugmaschine und der Teilstrom T1 über eine Spülleitung 12 zunächst in Filterrückspülrichtung zur Filter­ einrichtung 5b geführt wird. Wenn die Umwälzpumpe 7 für einen längeren Zeitraum über die Filtereinrichtung 5 verschmutzte Hilfs­ flüssigkeit angesaugt hat, muß das Vlies 6 der Filterein­ richtung 5a gesäubert werden. Dazu ist ein als Strömungs- Umkehreinrichtung dienender Mehrwege-Hahn 9 vorgesehen, der automatisch steuerbar und dazu mit einem - in Fig. 2 nicht abgebildeten - Zeitintervall-Schalter verbunden ist. Über den Mehrwege-Hahn 9 wird die Strömungsrichtung in den Filtereinrichtungen 5a und 5b geändert. Lief die Hilfsflüssigkeit in der Filtereinrichtung 5 zunächst in Filterdurchströmrichtung und im Mehrwege-Hahn 9 entsprechend den ausgezogenen Linien, so läuft sie nach dem Umschalten des Mehrwege-Hahns 9 gemäß den dort gestrichelten Linien und den bei den Leitungen gestrichelten Pfeilen T3 nunmehr in Filterrückspülrichtung. Statt über die Filtereinrichtung 5a saugt die Umwälzpumpe 7 die Hilfsflüssigkeit nunmehr über die Filtereinrichtung 5b an. Statt dem Teilstrom T1 reinigt nun ein Teilstrom T3 eine der Filtereinrichtungen, nämlich die Filtereinrichtung 5a.

In Fig. 2 sind die beiden sich abwechselnden Strömungs­ richtungen des Flüssigkeitskreislaufes durch durchgezogene und gestrichelte Linien dargestellt. Fig. 2 zeigt auch mehrere Absperrventile 10, 10′, 10′′, 10′′′ im Flüssigkeitskreislauf. Zur Druckanhebung im gereinigten Bereich des Flüssigkeits­ kreislaufes kann der Umwälzpumpe 7 auch eine ebenfalls durch einen Wechselstrommotor 8 angetriebene Hochdruck-Pumpe 11 nachgeschaltet werden.

Wie bereits erwähnt, kann das Verfahren bzw. die Reinigungs­ vorrichtung nicht nur mit einem Paar von Filtereinrich­ tungen 5a, 5b, sondern gegebenenfalls auch mit mehreren Paaren von solchen Filtereinrichtungen betrieben werden. Die Intervalle, in denen die mit einer solchen Reinigungs­ vorrichtung ausgerüstete Maschine zwecks Auswechseln des Filter-Vlieses 6 od. dgl. stillgesetzt werden muß, erhöht sich dann entsprechend. Wie ebenfalls bereits erwähnt, können unterschiedliche Paare von Filtereinrichtungen 5a und 5b auch Filter-Vliese 6 mit unterschiedlichem Aus­ scheidungsgrad aufweisen. Schließlich ist es auch möglich, daß bei entsprechenden unterschiedlichen Zeiten für die Verschmutzung einer Filtereinrichtung 5a und einer relativ kurzzeitigen Reinigungsmöglichkeit einer anderen Filter­ einrichtung, z. B. 5b, man mit einer ungeraden Anzahl von Filtereinrichtungen, z. B. zwei Filtereinrichtungen 5a und einer Filtereinrichtung 5b, auskommt.

Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Reinigungs­ zeit für den Filter 5b gleich oder weniger als die Hälfte der möglichen Betriebsdauer von zwei in Filterfunktion arbeitenden Filter 5a beträgt.

Claims (11)

1. Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Werkstückspäne transportierenden Flüssigkeit bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen oder Späneförderern, wobei die Flüssigkeit in einem wenigstens zwei wechselweise in Filterfunktion umschaltbare Filtereinrichtungen sowie zumindest eine Umwälzpumpe aufweisenden Kreislauf geführt ist und bei der die Durchströmungsrichtung der jeweiligen Filtereinrichtungen mittels einer Strömungs- Umkehreinrichtung umkehrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs-Umkehreinrichtung (9) einen Eingang und einen Ausgang sowie zwei wechselweise jeweils mit dem Eingang oder dem Ausgang verbindbare Wechselanschlüsse aufweist, daß von der Filtratseite wenigstens einer ersten, in Filterfunktion befindlichen Filtereinrichtung (5a) eine Flüssigkeitsführung für den Förderkreislauf in einer ersten Betriebsstellung an einen mit dem Ausgang verbundenen Wechselanschluß der Strömungs- Umkehreinrichtung angeschlossen ist, daß von diesem Förderstrom hinter dem Ausgang der Strömungs- Umkehreinrichtung und der nachgeschalteten Umwälzpumpe (7) ein Abzweig in eine Spülleitung (12) für einen abgezweigten Flüssigkeits-Teilstrom (T1) vorgesehen ist, daß die Spülleitung (12) an den Eingang der Strömungs- Umkehreinrichtung (9) angeschlossen ist und in dieser Betriebsstellung über den anderen Wechselanschluß mit der Filtratseite wenigstens einer zweiten, in dieser ersten Beriebsstellung in Rückspül- und Reinigungsstellung befindlichen Filtereinrichtung (5b) verbunden ist und daß in dem Förderkreislauf nach dem Teilstrom-Abzweig in dem anderen Teilstrom (T2) ein Ventil (10) vorgesehen ist.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen (5a, 5b) im oberen Bereich des in einem Maschinenbett befindlichen Teils der Flüssigkeit angeordnet sind.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen (5a, 5b) jeweils ein Vlies (6) als Filter aufweisen.

4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs- Umkehreinrichtung als Mehrwege-Hahn (9) ausgebildet ist, der automatisch steuerbar und dazu mit einem Zeitintervall-Schalter verbunden ist.

5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrwege-Hahn (9) als Magnet-Ventil ausgebildet ist.

6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Umwälzpumpe (7) als Kreiselpumpe ausgebildet ist.

7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwälzpumpe (7) im gereinigten Flüssigkeitsbereich eine Hochdruck-Pumpe (11) nachgeschaltet ist.

8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen (5a, 5b) öffnungsseitig trichter- oder saugglockenförmig ausgebildet sind.

9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkeitskreislauf ein Flüssigkeitskühler vorgesehen ist.

10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zentral- Reinigungsvorrichtung für mehrere Maschinen ausgebildet ist.

11. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehr als zwei vorzugsweise trichterförmig ausgebildete Filtereinrichtungen (5a, 5b′) aufweist mit Filtern von unterschiedlich hohem Abscheidegrad.