DE4341822A1 - Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Umwälzen und Reinigen einer mit Feststoffen und gegebenenfalls Ölen und/oder Fetten oder dergleichen beladenen Flüssigkeit, insbesondere einer Kühlflüssigkeit für spanende Bearbeitung von Werkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flüssigkeiten, die in einem Kreislauf mit Feststoffen beladen werden, wie beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, die bei der spanenden Bearbeitung von Werkstoffen eingesetzt wird, können nur dann erneut Verwendung finden, wenn die Feststoffe und gegebenenfalls Öle und/oder Fette zuvor aus ihr entfernt wur­ den.

Derartige Flüssigkeiten werden in einem Behälter gesammelt und über eine hierin angeordnete Pumpe wird die Flüssigkeit über ein Schleuderrad in Rotation versetzt, und durch die Zentrifu­ galkraft werden die in der Flüssigkeit schwebenden Feststoffe mit einem höheren spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit nach außen transportiert. Durch entsprechende konstruktive Ausgestaltungen der Pumpe ist es möglich, eine Vorseparierung vorzunehmen, so daß ein großer Anteil der umgewälzten Flüssig­ keit sofort als Reinflüssigkeit in den Behälter zurückgeführt wird und ein geringerer, mit Feststoffen beladener Flüssigkeitsanteil in eine Zentrifu­ ge geleitet wird, wo eine zuverlässige und scharfe Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen vorgenommen werden kann, so daß die Feststoffe quasi als Trockenstoffe der Zentrifuge kon­ tinuierlich entnehmbar sind und entsorgt werden können. Die völlig gereinigte Flüssigkeit wird wieder zurück in den Kreis­ lauf geleitet. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der DE-PS 41 38 612 beschrieben.

Trotz der Bewegung der Flüssigkeit im Behälter kann nicht aus­ geschlossen werden, daß sich Ablagerungen, die aus Feststoffen und/oder Ölen und Fetten bestehen, an der Behälterinnenwand niederschlagen. Auch wenn die Schichtdicke durch die Bewegung der Kühlflüssigkeit gering gehalten wird, können sich in die­ sen Ablagerungen Bakterien bilden, wodurch Geruchsbildung ent­ steht. Darüber hinausgehende Beeinträchtigungen der Umwelt und der in der Nähe des Behälters arbeitenden Personen durch die sich in den Ablagerungen vermehrenden Bakterien können nicht ausgeschlossen werden.

Von dieser Problemstellung ausgehend ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Inneren des Behälters eine Einrichtung zur Erzeugung eines umlaufenden, auf die Behälterinnenwand gerich­ teten Flüssigkeitsstrahles vorgesehen ist.

Diese Einrichtung kann vorzugsweise als ein einfacher Trommel­ läufer ohne Gehäuse und ohne Innenleitrad ausgebildet sein, der auf der Antriebswelle der Pumpe sitzt. Die Strömung eines solchen freien Trommelläufers zeigt einen scharf begrenzten freien Strahl. Das besondere hieran ist, daß der rotierende Trommelläufer etwa über 3/4 seines Umfanges Flüssigkeiten an­ saugt und über 1/4 die angesaugte Flüssigkeit mit einem scharf begrenzten freien Strahl ausstößt. Strömungsaufnahmen eines solchen Trommelläufers sind beispielsweise gezeigt in dem Lehrbuch von Bruno Eck "Ventilatoren, 4. Auflage, Springer- Verlag 1962, Seiten 144 bis 172".

Bei einem solchen Trommelläufer stehen die Schaufeln bekannt­ lich tangential. Der Vorteil des Trommelläufers ist außerdem, daß sich der erzeugte Strahl in Drehrichtung des Läufers selbst langsam dreht. Durch die Auslegung der Schaufeln kann dabei erreicht werden das der Strahl sich schneller oder lang­ samer dreht. Grundsätzlich aber liegt die Drehgeschwindigkeit des Strahles unter der Drehgeschwindigkeit des Trommelläufers.

Wenn der Trommelläufer am Ende der Antriebswelle der Trenn­ schleuderpumpe angeordnet ist und in Richtung des Behälterbo­ dens hervorsteht, wird der erzeugte Flüssigkeitsstrahl an die Innenwand des Behälters gestoßen und dort so nach oben umge­ leitet, daß die Behälterwand von Ablagerungen befreit wird, bzw. durch diese starke Bewegung an der Behälterinnenwand und die daraus resultierenden Verwirbelungen erreicht wird, daß sich keine Ablagerungen bilden können. Durch die hierdurch hervorgerufene kreisende Wasserbewegung ist außerdem gewähr­ leistet, daß die Feststoffe, das heißt die Schmutzpartikel, in der Schwebe gehalten werden. Hierdurch sind auch Bodenablage­ rungen wirksam ausgeschlossen.

Da der Trommelläufer weder ein Gehäuse noch ein Innenleitrad hat, ist er an sich völlig wartungsfrei, da sich Schmutzabla­ gerungen am Trommelläufer nicht absetzen können, sondern diese immer durch die Rotationsbewegung weggeschleudert werden.

Wenn die Ansaugseite der Pumpe mit einem konkav gewölbten Lochblech abgedeckt ist, und dieses Lochblech dicht über dem Trommelläufer endet, wird das Lochblech, das dazu vorgesehen ist, zu große Feststoffpartikel von der Pumpe fernzuhalten, laufend von dem oberen Bereich des Flüssigkeitsstrahles über­ strichen, so daß eine Verstopfung der Pumpenansaugseite ausge­ schlossen ist.

Die Schaufeln des Trommelläufers sind vorzugsweise so ange­ stellt, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles wesentlich kleiner ist als seine eigene Umlaufgeschwindigkeit. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1 : 100.

Eine besonders einfach Herstellung des Trommelläufers ist dann möglich, wenn dieser aus einer oberen und einer unteren Hälfte zusammengesetzt ist. Dadurch können die Schaufeln jeder Hälfte aus dem Vollen gearbeitet werden und anschließend über ein thermisches Fügeverfahren, beispielsweise Löten oder Schwei­ ßen, können die beiden Hälften zusammengesetzt werden. Die obere Hälfte weist dabei einen Ansatz zur Befestigung des Trommelläufers an der Welle der Pumpe auf.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 den Mittel-Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 das von dem Trommelläufer erzeugte Bild des umlau­ fenden Flüssigkeitsstrahles in Draufsicht,

Fig. 3 den Trommelläufer im Längsschnitt,

Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung, die im wesentlichen aus dem runden topfförmi­ gen Behälter 2 und der zentrisch im Behälter angeordneten Pumpe 1 besteht. In dem Behälter 2 wird die mit Feststoffen und gegebenenfalls Ölen und/oder Fetten belastete Flüssigkeit gesammelt, so daß sich dort ein oberhalb der Ansaugseite der Pumpe 1 befindlicher Flüssigkeitsspiegel 3 ausbildet. Die An­ saugseite der Pumpe 1 ist über ein konkav gewölbtes Lochblech 8 abgedeckt, wobei die hier nicht dargestellten Löcher so ge­ wählt sind, daß, um Beschädigungen der Pumpe 1 zu vermeiden, nur Feststoffe bis zu einer bestimmten Größe angesaugt werden können.

Die Pumpe 1 wird von einer Antriebswelle 5 betrieben, die mit einem hier nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist. Die Mittelachse der Antriebswelle 5 fällt vorzugsweise mit der Hochachse des Behälters 2 zusammen.

Am äußeren, dem Behälterboden 2a zugewandten Ende weist die Antriebswelle 5 einen Gewindeansatz 5a, auf den der Trommel­ läufer 6 über eine in seinem Kopf 11 vorgesehene Gewindeboh­ rung 9 aufgeschraubt ist. Der Trommelläufer 6 ist ein Schau­ felrad mit tangential stehenden Schaufeln 7, ohne Gehäuse und ohne Innenleitrad. Es ist bekannt, wie die Schaufeln 7 auf einem Schaufelrad anzuordnen sind, damit ein guter Strömungs­ verlauf erzielt wird, so daß hier auf eine detaillierte Darle­ gung verzichtet werden kann.

Der Trommelläufer hat beispielsweise einen Durchmesser von 6 cm und ein wirksame Höhe H von 7 cm. Durch die Kupplung mit der Antriebswelle 5 rotiert er mit der Antriebsdrehzahl ω. In Fig. 2 ist die Drehrichtung als im Uhrzeigersinn angegeben. Durch die Rotationsbewegung saugen die Schaufeln 7 etwa über 3/4 des Umfangsbereiches des Trommelläufers 6 die ihn umgebene Flüssigkeit an (wie durch die Pfeile A in Fig. 2 angedeutet) und stoßen die angesaugte Flüssigkeit etwa über das verbleibe­ ne 1/4 des Umfangs in einem scharf gebündelten oder diffusen Strahl ab (wie in Fig. 2 durch die Pfeile B angedeutet). Die gebündelte Schärfe des ausgestoßenen Strahles B ist abhän­ gig von der Schaufelstellung, die vorzugsweise so gewählt ist, daß der Strahl scharf begrenzt ist. In Richtung der Rotation des Trommelläufers 6 wandert der ausgestoßene Flüssigkeits­ strahl, wie in Fig. 2 mit dem Pfeil W angedeutet. Die Umlauf­ geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles ist wesentlich gerin­ ger als die Antriebsdrehzahl ω und kann ebenfalls durch die Stellung der Schaufeln 7 beeinflußt werden.

Der von dem Trommelläufer 6 erzeugte, umlaufende Flüssigkeits­ strahl B wird auf die Innenwandung 4 des runden Behälters 2 gerichtet und wird beim Auftreffen hierauf nach oben abge­ lenkt, so daß die Behälterwand 4 über ihre volle Höhe hiervon beeinträchtigt wird. Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, der Behäl­ ter 2 einen wannenförmigen Boden 2a aufweist und auf Füßen 10 steht, kann der Trommelläufer 6 so angeordnet werden, daß er dicht über dem Bodenbereich 2a endet, so daß der Flüssigkeits­ strahl B durch die Wölbung des Bodens 2a am Übergang zu den senkrechten Behälterwänden 2 umgeleitet werden kann. Das kon­ kav gewölbte Lochblech 8 ist an seinen äußeren Enden so weit nach unten gezogen, daß es in den Randbereich des Flüssig­ keitsstrahles B hineinreicht, so daß es ebenfalls hiervon überstrichen wird, und damit auch ein Verstopfen des Lochblechs 8 verhindert wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Umwälzen und Reinigen einer mit Feststoffen und ggf. Ölen und Fetten oder dergleichen beladenen Flüssigkeit, insbesondere einer Kühlflüssigkeit für spanende Bearbeitung von Werkstof­ fen, mit einer in einem Behälter (2) angeordneten Pumpe (1), dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Behäl­ ters (2) eine Einrichtung (6) zur Erzeugung eines um­ laufenden, auf die Behälterinnenwand (4) gerichteten Flüssigkeitsstrahles (B) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) ein auf der Antriebswelle (5) der Pumpe (1) angeordneter Trommelläufer (6) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelläufer (6) mit dem Wellenende verbunden ist und über das Gehäuse der Pumpe (1) in Richtung des Behälterbodens (2a) hervorsteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugseite der Pumpe (1) mit einem konkav ge­ wölbten Lochblech (8) abgedeckt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7) des Trommelläufers (6) so ange­ stellt sind, daß die Umlaufgeschwindigkeit des durch ihn erzeugten Flüssigkeitsstrahls wesentlich kleiner ist, als seine eigene Umlaufgeschwindigkeit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelläufer (6) aus einer oberen und einer unteren Hälfte zusammengesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Hälfte durch ein thermisches Fügeverfahren miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung 1 : 100 liegt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelläu­ fer (6) dicht über dem Behälterboden (2a) endet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Trommelläufer (6) erzeugte Flüssigkeits­ strahl mit seinem Randbereich das Lochblech (8) der Pumpe (1) überstreicht.

11. Verfahren zum Befreien der Behälterinnenwand (4) eines mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälters (2) von Abla­ gerungen aus der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß über einen um die vertikale Mittelachse des Behäl­ ters (2) rotierenden Trommelläufer (6) ein umlaufender, auf die Behälterinnenwand (4) gerichteter Flüssigkeits­ strahl erzeugt wird, dessen Umlaufgeschwindigkeit ge­ ringer ist als die Drehgeschwindigkeit des Trommelläu­ fers (6).