DE2857079C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Reinigen von Kühlschmiermittel aus der Metallbearbeitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Hierbei findet die Reinigung in einer zentralen Reinigungsanlage statt, die das Kühlschmiermittel aus einer Anzahl von Flüssigkeitstanks aufarbeitet.

Bei der Metallbearbeitung hat man seit langem Kühl­ schmiermittel als Kühl- und Gleitmittel eingesetzt. Das Kühlschmiermittel soll dabei das zur spanabhebenden Bearbeitung eingesetzte Werkzeug, die Werkstücke und die abgehobenen Späne kühlen und die Reibung durch Bildung einer Gleitschicht zwischen den aufeinander gleitenden Oberflächen reduzieren. Im allgemeinen enthält das Kühlschmiermittel vor allem Korrosionsschutzmittel, Emulgatoren und Bakterizide. Jede spanabhebende Metall­ bearbeitungsmaschine hat in einem Flüssigkeitstank einen Vorrat des Kühlschmiermittels; es wird aus dem Tank zu einer Düse gepumpt und von dieser über das Werkstück und das Werkzeug gespritzt. Wenn das Kühlschmiermittel über die Schneidstelle spült, nimmt sie größere und kleinere Metallspäne mit. Die größeren Späne lassen sich abson­ dern, indem man das Kühlschmiermittel auf dem Weg zum Flüssigkeitstank durch ein Sieb, beispielsweise eine Platte oder ein Gehäuse mit kleinen Öffnungen führt. Weiterhin ist das Kühlschmiermittel zusätzlich zu den Metallspänen oft von Öl verschmutzt, das sich in einer Schicht an der Oberfläche des Kühlschmiermittels ausbreitet. Trotz der Bakterizide können unter dieser Ölschicht Bakterien wachsen, was zu übelriechenden Zersetzungsprodukten führt. Das an den Werkzeugmaschinen arbeitende Personal riskiert dabei Infektionen an den Armen und Händen, weil das Kühlschmiermittel mit Bakterien, festen Teilchen und Öl verschmutzt ist.

Man hat verschmutztes Kühlschmiermittel bisher gerei­ nigt, indem man es durch Rohrleitungen im oder unter dem Fußboden einer Reinigungsanlage in Verbindung mit einem zentralen Sammeltank zuführte. Metallische Verunreini­ gungen sind dabei abgetrennt worden, indem man das Kühlschmiermittel durch verschiedene Arten von Filtern schickte. Öl wurde von der Oberfläche des Tankinhaltes mit einem Abstreifer entfernt. Es ist jedoch schwierig, das gesamte Öl zu entfernen, ohne einen großen Teil des Kühlschmiermittels mitzureißen - was das Verfahren unwirtschaftlich macht.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er in der Zeitschrift "Klepzig Fachberichte" von 1972, Seiten 283 bis 287, insbesondere Bild 11 samt zugehöri­ gem Text, gezeigt ist. Dort ist an einer Werkzeugmaschine ein interner Kühlschmiermittel-Kreislauf gezeigt, der einen eigenen Flüssigkeitstank aufweist, aus dem das Kühlschmiermittel über eine Leitung, nämlich eine im Fußboden eingelassene Rinne zu einem Sammelbehälter abläuft, von wo das angesammelte Kühlschmiermittel mittels einer Pumpe abgezogen und weiteren Reinigungs­ stufen zugeführt wird.

Dieser Stand der Technik ist in mehrfacher Hinsicht nachteilig, weil das Ablaufen des Kühlschmiermittels von den einzelnen Flüssigkeitstanks an den jeweiligen Werk­ zeugmaschinen allein unter dem Einfluß der Schwerkraft erfolgt, was einen langsamen Transport zur Folge hat. Darüber hinaus geschieht dieser Transport in offenen Rinnen, d.h., es ergeben sich ganz erhebliche Geruchs­ belästigungen für das Bearbeitungspersonal. Außerdem sind solche in den Fußboden eingelassene Rinnen äußerst schwierig zu verändern, d.h., die ganze Anlage ist nicht flexibel. Wollte man den Transport des Kühlschmiermit­ tels von den einzelnen Flüssigkeitstanks zum Sammelbe­ hälter mit Hilfe von im Bereich der Rinnen oder ver­ gleichbaren Rohren eingeschalteten Pumpen verbessern, so könnten die Pumpen in Mitleidenschaft gezogen werden oder völlig versagen.

Demgegenüber ist es die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die bekannte Anordnung zum zentralen Reinigen von Kühlschmiermitteln aus der Metallverarbeitung derart weiterzubilden, daß sie sehr flexibel einsetzbar ist und massive Transportgeräte in oder unter dem Fußboden vermeidet, die von den in dem Kühlschmiermittel mitgeführten Metallteilchen beschädigt werden können.

Bei einer Anordnung der gattungsgemäß vorausgesetzten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Indem der Sammelbehälter Teil eines in sich geschlosse­ nen Unterdrucksystems an eine Unterdruckpumpe ange­ schlossen ist, die den Sammelbehälter 3 und die Rohrlei­ tung 2 unter Unterdruck setzt, wobei die Rohrleitung unmittelbar unter der Oberfläche im Flüssigkeitstank an jeder Werkzeugmaschine endet, gelingt es, den Sammelbe­ hälter selbst (nicht nur die darin enthaltene Flüssig­ keit) ständig mit Unterdruck zu beaufschlagen. Dies bedeutet, daß im Sammelbehälter oberhalb der sich darin ausbildenden freien Flüssigkeitsoberfläche des Kühl­ schmiermittels ein Unterdruck durch die Pumpe erzeugt wird, die damit gleichzeitig alle zu den Flüssigkeits­ tanks an den jeweiligen Werkzeugmaschinen führenden Rohrleitungen beaufschlagt. Durch diese Ausgestaltung der zentralen Reinigungsanlage wird erreicht, daß der Sammelbehälter an nahezu beliebigen Stellen einer Werk­ zeugmaschinenhalle angeordnet werden kann, und daß für den Transport des zu reinigenden Kühlschmiermittels von den einzelnen Flüssigkeitstanks jeder Werkzeugmaschine zum gemeinsamen Sammeltank weder einzelne Pumpen verwen­ det werden müssen noch auf die Schwerkraft zurückgegrif­ fen werden muß.

Indem auf diese Weise Kühlschmiermittel aus den Flüssig­ keitstanks heraus zum gemeinsamen Sammelbehälter gesaugt wird, ist es möglich, massive Transportgeräte in oder unter dem Fußboden zu vermeiden, die von den in dem Kühlschmiermittel mitgeführten Metallteilen beschädigt werden können. Eine Anordnung nach der vorliegenden Erfindung ist außerdem sehr flexibel einsetzbar. Sie läßt sich ohne weiteres den Aufstellungsorten von Werk­ zeugmaschinen in den Werkstätten anpassen, und weitere Werkzeugmaschinen lassen sich leicht an die Anlage anschließen. Die Reinigung des Kühlschmiermittels kann kontinuierlich erfolgen, während die Werkzeugmaschine arbeitet. Es ist auch möglich, das Kühlschmiermittel in die Reinigungsanlage in längeren oder kürzen Intervallen einzusaugen.

Ein Teil des Kühlschmiermittels wird im Rahmen des internen Kreislaufes an der Werkzeugmaschine in Umlauf versetzt, um das Werkzeug und das Werkstück zu kühlen und zu schmieren, während ein kleiner Teil des Inhalts des Flüssigkeitstanks an der Werkzeugmaschine abgesaugt und der Reinigungsanlage zugeführt wird. Tritt also in der Reinigungsanlage ein Funktionsfehler auf, ist immer genug Kühlschmiermittel vorhanden, um die Metallbearbei­ tung fortsetzen zu können.

Um Kühlschmiermittel wieder dem Bearbeitungsort zuzufüh­ ren, wird das gereinigte Kühlschmiermittel druckbeauf­ schlagt, nachdem es die Reinigungsanlage durchlaufen hat.

In besonders vorteilhafter Weise ist jede zum gemeinsa­ men Sammelbehälter führende Rohrleitung am Einlaß mit einer Drossel zur Begrenzung der in das Unterdrucksystem eingesaugten Luftmenge versehen. Hierdurch wird sicher­ gestellt, daß das Unterdruckniveau im Sammelbehälter nicht zu stark abfällt, wenn in einer der Flüssigkeits­ tanks an einer Werkzeugmaschine nicht genügend Schmier­ mittel vorhanden sein sollte.

Unterdrucksysteme zum Flüssigkeitstransport durch strömende Luft wie bei der vorliegenden Anordnung haben schon im Prinzip seit über 50 Jahren im Rahmen von Rohrmelkanlagen Anwendung gefunden. Hierbei handelt es sich jedoch um ein für den Metallbearbeitungsfachmann sehr weit abliegendes Gebiet, zumal es dort um möglichst keimfreie Milch geht, während vorliegend stark mit Metallspänen und Keimen versetztes Kühlschmiermittel transportiert wird, welches bisher überwiegend in offe­ nen Rinnen am Fußboden transportiert wurde, d.h., daß es auf Sauberkeit in diesem Zusammenhang bisher nicht ankam.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist im wesentlichen eine Rohrleitung auf, die unter Unterdruck gesetzt werden kann, an einem Ende unter der Oberfläche eines Flüssig­ keitstanks für Kühlschmiermittel mündet und am anderen Ende an den Sammelbehälter angeschlossen ist, der sei­ nerseits an die Unterdruckpumpe angeschlossen ist. Die Anordnung weist auch eine nachgeschaltete Reinigungsan­ lage für verschmutztes Kühlschmiermittel, das aus dem Sammelbehälter abgesaugt worden ist, sowie eine zweite Rohrleitung auf, über die das Kühlschmiermittel den Flüssigkeitstanks an den Werkzeugmaschinen wieder zuge­ führt wird. Die Anordnung kann dabei mit einem zweiten Tank für gereinigtes Kühlschmiermittel versehen sein, der zwischen die Reinigungsanlage und die zweite Rohr­ leitung geschaltet ist und eine Einrichtung aufweist, um Kühlschmiermittel unter Druck zu setzen.

Die Reinigungsanlage weist einen Trenntank mit einem tangentialen Einlaß für das verschmutzte Kühlschmiermit­ tel sowie einen ersten Auslaß für eine erste Fraktion aus Kühlschmiermittel und leichten Verunreinigungen und einem zweiten Auslaß für eine zweite Fraktion auf, die hauptsächlich aus Kühlschmiermittel besteht. Die erste Fraktion wird in einen Separator, beispielsweise eine Trennschleuder gegeben und aus dieser wird eine gerei­ nigtes Kühlschmiermittel enthaltende schwere Phase und eine leichte Verunreinigungen enthaltende leichte Phase abgeführt. Der Auslaß für die schwere Phase aus dem Separator und der zweite Auslaß des Trenntanks sind an den oben erwähnten zweiten Tank angeschlossen.

Der Trenntank ist mit Vorteil so konstruiert, daß sich in seiner Mitte ein Einsatz mit Wänden befindet, die im Einsatz zwei Kammern bilden, die von der Strömungsmit­ telkammer im Trenntank abgegrenzt sind. Die erste dieser Strömungsmittelkammern hat einen Einlaß in Form eines Überlaufrandes aus der Strömungsmittelkammer im Trenn­ tank und einen Auslaß, der durch die Strömungskammer im Trenntank verläuft. Die zweite Strömungsmittelkammer hat einen Einlaß, der an die Strömungsmittelkammer im Trenn­ tank so angeschlossen ist, daß man den gleichen Flüssig­ keitsstand sowohl im Trenntank als auch in der zweiten Strömungsmittelkammer erhält, sowie einen Auslaß, der aus dem Trenntank heraus verläuft. Eine Spiegelregelung ist vorgesehen, die den Spiegel in der zweiten Strö­ mungsmittelkammer erfaßt und saubere Flüssigkeit zu­ führt, wenn der Spiegel sinkt.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum zentralen Reinigen von Kühlschmiermittel soll unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein Flußbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung, während die Fig. 2 schematisiert eine Ausführungs­ form eines Trenntanks zeigt, wie er für die beschriebene Ausführungsform eingesetzt wird. Aus dem Flußbild sind bekannte Teile wie Ventile usw. fortgelassen worden.

Die Fig. 1 zeigt eine Anzahl von Flüssigkeitstanks für Kühlschmiermittel an Werkzeugmaschinen. Aus den Flüssig­ keitstanks 1 wird mit Hilfe von Unterdruck durch eine Rohrleitung 2 verschmutztes Kühlschmiermittel einem Sammelbehälter 3 zugeführt. Die Rohrleitung 2 kann mit Vorteil in einer gewissen Höhe über den Werkzeugmaschi­ nen geführt sein, wie etwa die Rohrleitungen in einer Melkanlage. Der Behälter 3 ist an eine Unterdruckpumpe 4 angeschlossen, die den Behälter 3 und die Rohrleitung 2 unter Unterdruck setzt. An jedem Anschluß endet die Rohrleitung 2 unmittelbar unter der Oberfläche in den Flüssigkeitstanks. Das ölverschmutzte Kühlschmiermittel wird zur Reinigungsanlage gesaugt, während die schwere­ ren Metallteilchen auf dem Boden der Flüssigkeitstanks zurückbleiben. Vom Behälter 3 wird das verschmutzte Kühlschmiermittel mit der Leitung 5 dem Trenntank 6 zugeführt. Der Einlaß für das Kühlschmiermittel ist so angeordnet, daß es eine tangentiale Bewegung im Trenn­ tank erhält. Dabei sammeln sich leichte Verunreinigungen nahe der Oberfläche in der Mitte des Trenntanks, von wo eine Fraktion abgenommen und mit der Leitung 7 einem Separator 8 zugeführt wird. Die im Trenntank 6 abge­ schiedene Mischung aus Kühlschmiermittel, Schlamm und Metallteilchen wird mit der Leitung 7 a zur Leitung 7 zugeführt.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Separator eine Trennschleuder. Man kann jedoch leichte Verunreini­ gungen aus dem Kühlschmiermittel auch mit einem Abstrei­ fer entfernen, während man schwere Verunreinigungen ausfiltert.

Durch den Leichtphasenauslaß 9 der Trennschleuder werden Öl und andere leichte Verunreinigungen und durch den Schlammauslaß 9 a die festen Verunreinigungen abgezogen. Die so erhaltene schwere Phase, die gereinigtes Kühl­ schmiermittel enthält, wird mit der Leitung 10 für gereinigtes Kühlschmiermittel einem zweiten Tank 11 zugeführt. Eine zweite Fraktion aus dem Trenntank, die hauptsächlich aus gereinigtem Kühlschmiermittel besteht, wird ebenfalls dem Tank 11 über eine Rohrleitung 12 zugeführt. Das Kühlschmiermittel wird unter Druck ge­ setzt durch Einrichtungen, die hier nicht gezeigt sind, und so in der Leitung 13 wieder zu den Flüssigkeitstanks 1 an den Werkzeugmaschinen zurückgeleitet. Die Flüssig­ keitstanks sind mit Vorteil mit Spiegelanzeigern verse­ hen (in der Zeichnung nicht gezeigt), damit die Tanks nicht überlaufen können. Am Einlaß der Rohrleitung 2 sind Drosseln vorgesehen, um die in das Unterdrucksystem eingesaugte Luftmenge zu steuern (in der Zeichnung nicht gezeigt).

Die Fig. 2 zeigt einen Trenntank 6 mit einem an die Rohrleitung 5 angeschlossenen Tangentialeinlaß 14. Im Trenntank 6 ist ein Einsatz mit zwei koaxialen zylindri­ schen Wänden 15, 16 und einem Boden 17 vorgesehen. Im Einsatz trennen diese Wände zwei Strömungsmittelkammern 18, 19, die von der Strömungsmittelkammer im Trenntank getrennt sind. In dieser Ausführungsform besteht der Einsatz aus zwei koaxialen Zylindern; er kann aber auch auf andere Weise konstruiert sein, sofern die Ein- und Auslässe des Einsatzes die gleichen Strömungsbedingungen gewährleisten, wie sie unten beschrieben sind. Die Oberkante 20 der zylindrischen Wand 15 ist so angeordnet, daß sie unmittelbar unter dem Flüssigkeitsspiegel im Trenntank liegt. Der Einlaß zur Kammer 18 besteht daher aus einem Überlaufrand an der Kante 20. Der Auslaß 21 der Kammer 18 verläuft durch die Trennkammer und ist an die Rohrleitung 7 angeschlossen. In der Wandung 16 befindet sich eine zweite Strömungsmittelkammer 19. In dieser zweiten Kammer 19 befindet sich ein Rohr 22, dessen Unterteil am Boden des Einsatzes befestigt ist und dessen oberes Ende auf der gleichen Höhe wie die Kante 20 liegt; über dieses Rohr ist die Kammer 19 mit der Strömungsmitteikammer im Trenntank verbunden. Im Boden 17 des Einsatzes ist ein Auslaß 23 aus der Kammer 19 angeordnet, der mit der Rohrleitung 12 verbunden ist. Eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Spiegelfühlein­ richtung, beispielsweise ein Schwimmer, ist ebenfalls in der Kammer 19 vorgesehen; sie betätigt ein Ventil 24 in einem Speiserohr 25 für sauberes Kühlschmiermittel. Im Boden des Trenntanks befindet sich eine Auslaßleitung 26 für den im Trenntank abgeschiedenen Schlamm; diese Rohrleitung ist an die Rohrleitung 7 a angeschlossen.

Der Trenntank arbeitet auf folgende Weise. Wird das verschmutzte Kühlschmiermittel tangential in den Trenn­ tank eingeleitet, sammeln die leichten Verunreinigungen sich in der Mitte des Tanks und fließen über den Über­ laufrand in die Kammer 18. Schwere Verunreinigungen sinken zum Tankboden und sammeln sich dort an. Da der Einlaß der Kammer 19 im Trenntank in einer gewissen Tiefe liegt, ist das sich in der Kammer 19 sammelnde Kühlschmiermittel verhältnismäßig sauber.

Bei der hier gezeigten Anlage erfolgt das Reinigen des Kühlschmiermittels in nicht weniger als vier Schritten. Der erste Schritt ist, schwere Metallverunreinigungen im Sammeltank abzuscheiden, während eine überstehende Fraktion im Sammeltank in die Reinigungsanlage einge­ saugt wird. Der Schritt 2 ist der Durchlauf durch den Behälter 3, in dem ein Teil der schweren Teilchen sich am Behälterboden sammelt und von dort in Abständen abgezogen wird. Im Schritt 3 erfolgt das Reinigen im Trenntank, wie es oben beschrieben ist. Der Schritt 4 ist die Reinigung in der Trennschleuder, aus der - abgesehen von den zwei flüssigen Phasen - eine Schlamm­ phase aus kleinen Metallteilchen kontinuierlich oder intermittierend abgezogen wird, die in den vorgehenden Abtrennschritten nicht abgeschieden worden sind.

Die beschriebene Anordnung ergibt eine Reduzierung des Bakterienanteils im Kühlschmiermittel. Dieser Effekt hat sich auch experimentell bewiesen; Messungen haben ge­ zeigt, daß die Bakterienmenge von 10⁹ Bakterien/ml auf 10⁶ Bakterien/ml abfiel - ein zufriedenstellendes Ergeb­ nis. Vermutlich hängt die Verringerung der Bakterienan­ zahl damit zusammen, daß sich um die Metallteilchen eine dünne Ölschicht legt, in der Bakterien wachsen. Sondert man die kleinen Metallteilchen ab, wird auch eine gewisse Menge Bakterien mit ihnen ausgeräumt.

Claims (2)

1. Anordnung zum zentralen Reinigen von Kühl­ schmiermittel aus der Metallbearbeitung, bei der minde­ stens eine Bearbeitungsmaschine jeweils mit einem inter­ nen Flüssigkeitskreislauf sowie einem zugeordneten Flüssigkeitstank (1) vorgesehen ist, aus dem das Kühl­ schmiermittel über eine Leitung zu einem Sammelbehälter (3) abläuft, von wo das angesammelte Kühlschmiermittel mittels einer Pumpe abgezogen und weiteren Reinigungs­ stufen (6, 8) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (3) Teil eines in sich geschlos­ senen Unterdrucksystems ist und an eine Pumpe (4) ange­ schlossen ist, die den Behälter (3) und die Rohrleitung (2) unter Unterdruck setzt, wobei die Rohrleitung (2) unmittelbar unter der Oberfläche im Flüssigkeitstank (1) endet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Rohrleitung (2) am Einlaß mit einer Drossel zur Begrenzung der in das Unterdrucksystem eingesaugten Luftmenge versehen ist.