DE19726745A1 - Verfahren zum Abscheiden von Teilchen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Teilchen, insbesondere ferritischen Metallen aus einer flüssigen Fraktion, insbesondere Kühlmittel für die Metallbearbeitung mit einem Behälter; sowie eine Vor­ richtung zum Durchführen des Verfahrens.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielfacher Form und Ausführung bekannt und gebräuchlich. Mit ihnen werden bspw. aus Bohrwasser, Schneidölbehälter aber auch aus Altöl metallische Fraktionen separiert, indem bspw. einem, mit dieser Fraktion befüllten Behälter, ein Sieb oder Magnet angeordnet ist.

Nachteilig daran ist, daß das Abscheiden und Trennen der am Magnet behafteten Fraktion äußerst kostspielig, schwierig und aufwendig ist. Zudem ist von elementarer Bedeutung, daß auch sehr feine Teilchen, von äußerst geringer Korngröße, welche im Bereich von etwa bis zu 100 µm liegen, erfaßt und abgetrennt bzw. aus der flüssigen Fraktion ausgeschieden werden müssen, um beim Kühlen bei der Werkstückbearbeitung keine Schäden zu verursachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der o.g. Art zu schaffen, mit welchen ein Trennen von äußerst kleinen, ferritischen Fraktionen aus einer flüssigen Fraktion möglich ist. Dabei sollen die Herstellungs- und Wartungskosten erheblich redu­ ziert werden. Ferner soll auch das Abscheiden von ferriti­ schen Partikel bis zu einer Korngröße von ca. ≦100 µm aus der flüssigen Fraktion möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß durch den mit flüssi­ ger Fraktion befüllten Behälter wenigstens ein zumindest teilweise magnetisches Element geführt wird.

Mit dem vorliegenden Verfahren zum Abscheiden von Teilchen lassen sich äußerst kleine Partikel aus einer flüssigen Fraktion, bspw. vorgereinigtes Schleiföl, Bohrwasser, Kühl­ mittel od. dgl., abscheiden. Wesentlich ist jedoch hier, daß diese Feinstpartikel, welche bspw. beim schleifenden Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Metallen anfallen, aus dem Bohrwasser wieder abgeführt werden müssen. Dies ist notwendig, um die Qualität des Bohröles bzw. Bohrwassers zu erhalten und ständig zu recyceln, damit keine ferritischen Partikel im Behälter zurückbleiben und in der flüssigen Fraktion einen Schlamm bilden.

Gelangen diese Feinstpartikel wieder in den Schleiföl- bzw. Schmiermittel- oder Kühlmittelkreislauf, so können diese beim Bearbeiten von Werkstücken zu äußerst unerwünschten Ungenauigkeiten und insbesondere Oberflächenbeeinträchti­ gungen führen.

Daher sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß ein bevorzugt teilweise ausgebildetes magnetisches Element durch die Flüssigkeit gezogen wird. Dieses ist als Lamelle ausgeformt und wird mittels einer Transporteinrichtung, die bevorzugt zwei gegenüberliegende Endlosförderer im Behälter aufweist, endlos transportiert.

Dieses lamellenförmige Element ist besonders strömungs­ günstig ausgestaltet und besteht aus einem vorderen Be­ reich, einem Mittelteil und einem Auslaufbereich. Das Vor­ derteil ist bevorzugt verjüngt und gewölbt ausgebildet und verleiht dem Element eine besonders strömungsgünstige Form. Im Mittelteil sind Magnete, bevorzugt Permanentmagnete ne­ beneinander angeordnet, welche zueinander beabstandet sind. Das Auslaufteil ist ebenfalls nicht magnetisch ausgebildet.

Insgesamt sind eine Mehrzahl von nacheinander angeordneten und zueinander beabstandeten Lamellen zwischen den beiden Endlosförderern angeordnet. Diese durchströmen in Trans­ portrichtung den Behälter und durchlaufen eine Transport­ strecke des Bodens. Anschließend treten sie aus dem Behäl­ ter aus. Dort wird dann die Transporteinrichtung mit ihren teilweise magnetischen Elementen durch eine Abstreifein­ richtung geführt. Die an dem magnetischen Mittelteil abgelagerten ferritischen Fraktionen werden mittels Abstreifleisten von dem Element abgestreift. Diese lagern sich bevorzugt auf der Oberfläche des Elementes im Mittelteil ab, da innerhalb des Elementes Magneten angeordnet sind.

Die einzelnen Abstreifleisten führen die ferritische Fraktion aus dem Mittelteil in den nichtmagnetischen Auslaufbereich heraus. Dort können die ferritischen Partikel über einen Trichter in einen Auffangbehälter fallen, welcher für die Entsorgung vorgesehen ist. Dieser kann ggf. austauschbar mit dem Trichter in Verbindung stehen.

Wichtig jedoch ist hier, daß einerseits die einzelnen Ele­ mente nahe des Bodens in teilweise schrittweiser Bewegung entlanggeführt werden und anschließend durch die Abstreif­ einrichtung von den ferritischen Fraktionen befreit werden.

Ferner kann zusätzlich eine Kratzleiste der Transport­ einrichtung zugeordnet sein, welche entlang des Bodens verfährt, wobei diese dann ggf. senkrecht zur Transport­ richtung im Bereich der Transportstrecke angeordnet ist. Diese nimmt kleinere, nichtferritische Partikel auf. Dabei wird auch diese Kratzleiste durch die Abstreifeinrichtung geführt, wobei diese vor Eintreten in die Abstreif­ einrichtung in die Ebene der Transportrichtung mittels Rückstellfedern verdreht wird, so daß sie durch die einzelnen Dichtstreifen durchpaßt. Auf diese Weise können auch nichtmagnetische Teilchen aus der flüssigen Fraktion ausgeschieden werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vor­ richtung zum Abscheiden von Teilchen, insbesondere ferriti­ schen Metallen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang Linie II-II;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes, zumin­ dest teilweise magnetisches Element;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Element nach Fig. 3 entlang Linie IV-IV;

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Element gemäß Fig. 3 entlang Linie V-V;

Fig. 6a, 6b und 6c Draufsichten auf das erfindungsge­ mäße und teilweise magnetische Element in drei ver­ schiedenen Gebrauchslagen.

Gemäß Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung R einen Behälter 1 auf, in welchem sich eine flüssige Frak­ tion 2 befindet. Die flüssige Fraktion 2 ist hier Kühlmit­ tel bzw. Bohrwasser sowie Schneidöl für Metallbearbeitungs­ maschinen.

Das Kühlmittel gelangt über eine Steuerungseinrichtung 3 über hier nicht dargestellte Anschlüsse, Pumpen und dgl. Elemente sowie Vorfilter in den Behälter 1.

Die Steuereinrichtung 3 übernimmt das Abpumpen und Wieder­ zuführen des gesäuberten bzw. gereinigten Kühlmittels, wel­ ches auch ggf. vortemperiert in den Behälter 1 einströmt aber auch beim Ausströmen auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden kann.

Dem Behälter 1 ist eine Transporteinrichtung 4 zugeordnet, welche bevorzugt aus zwei parallel zueinander angeordneten Endlosförderern 5.1, 5.2, siehe auch Fig. 2, ausgebildet ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Endlosförderer 5.1, 5.2 als parallel angetriebene Hohlbolzenketten ausgebildet. Sie sind bevorzugt seitlich nahe der Seitenwände 6.1, 6.2 des Behälters 1 angeordnet. Bei der vorliegenden Erfindung ist zwischen den einzelnen Endlosförderer 5.1, 5.2 wenigstens ein, zumindest teilweise magnetisches erfindungsgemäßes Element 7 eingesetzt. Dabei sind eine beliebige Anzahl an Elementen 7, bevorzugt zueinander beabstandet, in der Transporteinrichtung aufgenommen.

Diese Elemente 7 werden, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, mittels des Endlosförderers 5.1, 5.2 in Transportrichtung 8 befördert und ausgerichtet. Dabei durchläuft jedes Element 7 den Behälter 1, insbesondere ein Teil einer Transportstrecke 9 nahe eines Bodens 10 des Behälters 1. Der Abstand zwischen dem Boden 10 und dem Endlosförderer 5.1, 5.2 bzw. dem Element 7 ist sehr gering gewählt. Der Boden 10 ist ebenfalls aus nicht magnetischem Material hergestellt.

Stirnseitig wird die Transporteinrichtung 4 über eine in Fig. 1 dargestellte Rolle 12.1 bzw. Kettenrad oder entsprechende Führungsschienen umgelenkt und entlang des Bodens 10 des Behälters 1 geführt, wobei sie anderenends über eine Öffnung 11 aus dem Behälter 1 heraus geführt wird. Ein Führungsblech 28 ist auf dieser Seite ebenso aus dem Behälter 1 geführt. Es dient zum Abstützen und Führen einer Kratzerleiste 27. Diese trägt nichtferritische Partikel, welche von der Kratzerleiste 27 am Boden 10 erfaßt werden, in den Trichter 25 aus. In etwa stirnseitig oberhalb des Behälters 1 wird über eine Umlenkrolle 12.2, welche im bevorzugten Ausführungsbeispiel auch angetrieben ist, die Transporteinrichtung 4 umgelenkt bzw. wieder zurückgeführt. Auf diese Weise werden die einzelnen Elemente 7 zwischen dem Endlosförderer 5.1, 5.2 durch die flüssige Fraktion 2 bewegt.

Da das erfindungsgemäße Element 7 zumindest teilweise magnetisch ausgebildet ist, bleiben beim Durchziehen bzw. Durchströmen der lamellenartig ausgebildeten Elemente 7 Feinstpartikel, insbesondere sedimentierende Feinstpartikel an der äußeren Oberfläche des lamellenförmig ausgebildeten Elementes 7 haften.

Gemäß Fig. 3 besteht das Element 7 im wesentlichen aus einem vorderen, nicht magnetischen Bereich 13, einem magne­ tischen Mittelteil 14 und einem nicht magnetischen Aus­ laufbereich 15. Insgesamt besteht eine äußere Oberfläche 29 des Elementes 7 aus einem nichtmagnetischen Metall, bevorzugt Edelstahl.

Der Mittelbereich 14 ist erfindungsgemäß mit einer Mehr­ zahl von einzelnen Magneten 16 versehen, welche im Mit­ telteil angeordnet sind. Diese Magneten 16 sind bevorzugt als Permanent- oder Dauermagneten ausgebildet. Sie sind über einzelne Abstandhalter 17 zueinander in Transport­ richtung beabstandet. Diese sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet.

Stirnseitig ist das Element 7 ebenfalls verschlossen, wobei bevorzugt aus dem Mittelteil 14 an beiden Stirnseiten 18.1, 18.2 bevorzugt zwei Stifte 19.1, 19.2 abragen. Diese greifen in den Endlosförderer 5.1, 5.2 beidseitig ein und werden somit geführt. Da der Endlosförderer als Hohlbolzenkette ausgebildet ist, können derartige Stifte 19.1, 19.2 seitlich in diese eingreifen.

Gemäß Fig. 4 zeigt ein Querschnitt durch das Mittelteil 4 die Anordnung der einzelnen Magneten 16, beabstandet mit entsprechenden Abstandhaltern 17.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung gemäß den Fig. 6a bis 6c ist die Abstreifein­ richtung 20 dargestellt, wie sie auch in Fig. 1 angedeutet ist. Diese Abstreifvorrichtung 20 befindet sich außerhalb des Behälters 1 nahe der Umlenkrolle 12.2 und weist zwei federnd gelagerte, gegenüberliegende Abstreifleisten 21.1, 21.2 auf, welche in einem hier nicht angedeuteten und bezifferten Gehäuse einfahrbar sind. Diese Abstreifleisten 21.1, 21.2 sind nach innen gerichtet abgewinkelt. Sie bilden gegenüber dem Element 7, insbesondere gegen dessen Oberfläche 29 einen Freiwinkel 24 aus.

Die Abstreifeinrichtung 20 dient dazu, um nach dem Durch­ laufen der Elemente 7 durch die flüssige Fraktion 2 im Be­ hälter 1, eine haftende, ferritische Fraktion 22 von dem Element 7, insbesondere dem Mittelteil 14 abzustreifen. Diese ferritische Fraktion 22 haftet bevorzugt auf der Oberfläche 29 des Elementes 7 im Bereich des Mittelteiles 14, da in diesem die Magneten 16 angeordnet sind.

Wichtig ist hier, daß ein nichtmagnetischer Bereich 13 des Elementes 7 zum Einfahren in die Abstreifrichtung 20 im vorderen Bereich 13 verjüngt bis abgerundet ausgebildet ist. Dieser Bereich 13 ist stirnseitig schmäler als die Öffnung der Abstreifleiste 21.1, 21.2 ausgebildet. Auf diese Weise läßt sich zwischen die Dichtstreifen 21.1, 21.2 das Element 7 einfahren. Die Abstreifleisten 21.1, 21.2 werden mittels hier nur angedeuteten Federelementen gegeneinander gedrückt und werden beim Durchfahren des Elementes 7 durch die Abstreifeinrichtung 20 nach außen gedrückt, so daß eine Kante 23.1, 23.2 entlang der Oberfläche 29 über die ganze Breite des Elementes 7 geführt wird.

Zwischen den Oberflächen 29 des Elementes 7 und der Kante 23.1, 23.2 der Abstreifleiste 21.1, 21.2 ist jeweils der Freiwinkel 24 gebildet. Der Freiwinkel 24 hat die Aufgabe, eine dünne Linie auf der Oberfläche 29 des Elementes 7 zu erzeugen und die ferritische Fraktion an dessen Kanten 23.1, 23.2 in den Auslaufbereich 15 zu befördern. Da weder die Oberfläche 29 sowie der hintere Auslaufbereich 15 noch die einzelnen Abstreifleisten 21.1, 21.2 magnetisch sind, wird die ferritische Fraktion 22 von dem Element 7 entfernt.

Nach dem Austreten des Elementes 7 aus der Abstreifeinrich­ tung 20 fällt dann die ferritische Fraktion 22, wie es in Fig. 1 angedeutet ist, nach unten durch einen Trichter 25 in einen Auffangbehälter 26.

Im Anschluß daran wird das nächste, auf der Transportein­ richtung 4 angeordnete Element 7, welches zum vorherigen Element 7 beabstandet ist, durch die Abstreifeinrichtung 20 in oben beschriebener Weise geführt.

Nach dem Abstreifen durchläuft das Element 7 wieder die flüssige Fraktion 2 im Behälter 1 und fährt entlang der Transportstrecke 9 nahe des Bodens 10 und wird anschlie­ ßend wieder nach außen durch die Abstreifeinrichtung 20 geführt.

Wichtig ist hier auch, daß durch die speziell strömungs­ günstige Form des Elementes 7 die flüssige Fraktion 2 kaum verwirbelt wird, so daß sich im Sediment die ferritischen Partikel bzw. die ferritische Fraktion 22 absetzen kann.

Bezugszeichenliste

1

Behälter

2

flüssige Fraktion

3

Steuerungseinrichtung

4

Transporteinrichtung

5

Endlosförderer

6

Seitenwand

7

Element

8

Transportrichtung

9

Transportstecker

10

Boden

11

Öffnung

12

Umlenkrolle

13

Bereich nicht magnetisch

14

Mittelteil

15

Auslaufbereich

16

Magnete

17

Abstandshalter

18

Stirnseite

19

Stifte

20

Abstreifeinrichtung

21

Abstreifleiste

22

ferritische Fraktion

23

Kante

24

Freiwinkel

25

Trichter

26

Auffangbehälter

27

Kratzerleiste

28

Führungsblech

29

Oberfläche
R Vorrichtung.

Claims (24)

1. Verfahren zum Abscheiden von Teilchen, insbesondere ferritischen Metallen aus einer flüssigen Fraktion (2) insbesondere Kühlmittel für die Metallbearbeitung mit einem Behälter (1), dadurch gekennzeichnet, daß durch den mit flüssiger Fraktion (2) befüllten Behäl­ ter (1) wenigstens ein zumindest teilweise magnetisches Element (7) geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine magnetische Element (7) mittels einer Transporteinrichtung (4) aus wenigstens einem Endlosför­ derer (5.1, 5.2), insbesondere Kette, durch den Behälter (1) transportiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Transporteinrichtung (4) zumindest ein magne­ tisches Element (7) nahe eines Bodens (10) des Behälters (1) entlang geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element (7) aus dem Behälter (1) herausgeführt und mittels einer Abstreifein­ richtung (20) von einer ferritischen Fraktion (22) befreit wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ferritische Fraktion (22) von der Abstreifeinrichtung (20) einem externen Auffangbehälter (26) zugeführt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer dem Endlosför­ derer (5.1, 5.2) zugeordneten Kratzleiste (27) eine nicht­ magnetische Fraktion von einem Boden (10) des Behälters (1) aufgenommen und ausgetragen wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element (7) mit einem vorderen, nichtmagnetischen Bereich (13) zwischen Dichtstreifen (21.1, 21.2) der Abstreifeinrichtung (20) eingefahren wird, wobei ein magnetischer Mittelteil (14) des magnetischen Elementes (7) von der außen haftenden ferritischen Fraktion (22) befreit wird, welche durch Ab­ streifen in einen hinteren Auslaufbereich (15) befördert und welches anschließend nach dem Austreten des magneti­ schen Elementes (7) aus der Abstreifeinrichtung (20) dem Auffangbehälter (26) zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kratzerleiste (27) in etwa senkrecht zur Transportrichtung (8) über den Boden (10) verfahren wird, wodurch die Teilchen der nichtmetallischen Fraktion aufge­ nommen und nach außen befördert werden und die Kratzer­ leiste (27) durch Eintritt in die Abstreifeinrichtung (20) in Transportrichtung (8) geschwenkt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufnehmen der nichtmagnetischen Fraktion beim Bewegen auf die Abstreifeinrichtung (20) die Kratzerleiste (27) in die Ebene der Transportrichtung (8) zurückbewegt und anschließend durch die Abstreifeinrichtung (20) zum Entfernen der nichtmetallischen Fraktion durchgeführt wird.

10. Vorrichtung zum Abscheiden von Teilchen, insbesondere ferritischen Metallen aus einer flüssigen Fraktion (2) insbesondere Kühlmittel für die Metallbearbeitung mit einem Behälter (1) , dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (1) wenigstens ein zumindest teilweise magnetisches Element (7) bewegbar zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (1) eine Transporteinrichtung (4) mit zu­ mindest einem Endlosförderer (5.1, 5.2) zugeordnet ist, welche zumindest das eine Element (7) und/oder eine Kratzerleiste (27) aufnimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlosförderer (5.1, 5.2) im Behälter (1) nahe ei­ nes Bodens (10) und/oder außerhalb des Behälters (1) ange­ ordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Transporteinrichtung (4) die beiden End­ losförderer (5.1, 5.2) gegenüberliegend im Behälter (1) zugeordnet und die magnetischen Elemente (7) in Transport­ richtung (8) zueinander beabstandet angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Element (7) aus einem vorderen, nicht magnetischen Bereich (13), magne­ tischen Mittelteil (14) und einem nichtmagnetischen Aus­ laufteil (15) besteht, welches ggf. von einer nichtmagneti­ schen Oberfläche (29) umfangen wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mittelteil (14) eine Mehrzahl einzelner, über Ab­ standshalter (17) zueinander beabstandete Magneten (16) zu­ geordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordere Bereich (13) und/oder das Aus­ laufteil (15) des Elementes (7) gegenüber dem Mittelteil (14) verjüngt und/oder stirnseitig abgerundet ausgebildet sind/ist.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaufteil (15) län­ ger als das Mittelteil (14) oder als der vordere Bereich (13) ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Bereich (13) des Elementes (7) stirnseitig schmäler als der stirnseitige Bereich des Auslaufteiles (15) des Elementes (7) ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Behälters (1) ggf. zwischen einer Transporteinrichtung (4) eine Ab­ streifeinrichtung (20) mit Abstreifleisten 21.1, 21.2) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Bereich (13) des Elementes (7) stirnseitig schmäler als ein Abstand zweier benachbarter Abstreifleisten (21.1, 21.2) einer Abstreifeinrichtung (20) ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifleisten (21.1, 21.2) federnd in der Abstreifeinrichtung (20) gelagert sind.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifleisten (21.1, 21.2) mit einer Kante (23.1, 23.2) versehen sind, welche auf einer Oberfläche (29) des Elementes (7) aufliegen, wobei zwischen Kante (23.1 oder 23.2) und Oberfläche (29) ein Freiwinkel (24) gebildet ist.

23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Abstreif­ einrichtung (20) ein Trichter (25) angeordnet ist, welcher oberhalb eines Auffangbehälters (26) außerhalb des Behäl­ ters (1) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (10) aus nicht magnetischem Material hergestellt ist.