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Einrichtung zur Beseitigung von Verschmutzungen
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aus. Fiüs.sigkaiten Die Erfindung bezieht sich auf die Beseitigung
von Verschmutzungen aus Flüssigkeiten, Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer
Einrichtung, mit der Feststoffe oder Tropfen von größerer Dichte als die der Flüssigkeit
veranlaßt werden, sich aus der Flüssigkeit abzuscheiden, um dann entfernt werden
zu können, ohne die Flüssigkeit erneut zu verunreinigen.
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Obwohl die Erfindung nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf das
Arbeitsmedium von Hydrauliksystemen beschrieben wird, ist sie jedoch gleichermaßen
bei zahlreichen anderen Flüssigkeiten einschließlich Wasser für Haushalts- oder
Industriezwecke anwendbar und auch für fermentierte Flüssigkeiten, in denen Hefezellen
und andere Organismen als Sediment enthalten sind.
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Eine Einrichtung zur Verringerung und/oder Beseitigung der Verschmutzung
einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung
umfaßt einen Behälter mit
einem flachen Boden, einer Anordnung von vertikalen Zeilen, die im wesentlichen
den Boden des Behälters bedecken, an ihrer Oberseite offen und an ihrer Unterseite
geschlossen sind und ausreichend schmal bzw. eng und ausreichend tief sind, um zu
verhindern, daß zirkulierende Strömungen in dem Behälter die Bodenbereiche der Zellen
erreichen, wobei die Zellen abnehmbar sind oder geöffnet werden können, um am Boden
der Zellen befindliches Sediment zu beseitigen.
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Die Zellen können einen quadratischen oder hexagonalen Querschnitt
aufweisen und sollten wenigstens viermal, vorzugsweise wenigstens sechsmal so tief
bzw. hoch wie ihre durchschnittliche Querabmessung sein. Vorzugsweise sind die Zellwände
an der Oberseite scharfkantig, um waagerechte oder nahezu waagerechte Oberflächen
zu vermeiden, auf denen sich Sedimente ansammeln könnten, ohne sich in die Zellen
hinein abzusetzen. Günstige Breitenabmessungen der Zellen ergeben sich als Kompromiß
zwischen einer erhöhten Wirksamkeit, indem man einerseits die Zellen e-nger macht,
und andererseits aus der Notwendigkeit der Vermeidung des Einfangens von Luft, wenn
die Zellen zu Anfang gefüllt werden. Für die meisten, mit Ausnahme von sehr viskosen,
Flüssigkeiten ist eine Querabmessung von ungefähr 4 mm (d.h. zwischen 3 mm und 5
mm) zweckmäßig, um diese unerwünschte Wirkung zu vermeiden.
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Wenn jedoch die Zellen mit der Arbeitsflüssigkeit schon vorgefüllt
werden können, lassen sich auch engere Zellen als mit den oben genannten Werten
anwenden-und ein günstiger Wirkungsgrad für den Absetzvorgang erreichen.
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Obwohl die Zellen grundsätzlich in eine verdickte Bodenwand des Behälters
eingeformt und durch Verwendung eines unteren Verschlußteils abgedichtet werden
können, besteht eine einfache, billige und bevorzugte Herstellungstechnik darin,
die Anordnung von Zellen als Matte auszuformen, bzw. in eine Matte einzubeziehen,
die dann in den Behälter eingelegt wird und den Behälterboden im wesentlichen vollständig
abdeckt.
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Diese Matte kann einstückig hergestellt werden oder auch aus mehreren
Abschnitten bestehen. Die Matte kann aus einem Kunststoff-Formteil bestehen, wobei
die Zellen an ihrem Boden geschlossen sind, oder die Zellen werden beispielsweise
durch Haftschweißung und Aufweitung einer Streifenanordnung hergestellt oder durch
eine Extrusionsformung, wobei dann die Zellen am Boden offen sind und ein Vers-chluß
dadurch erfolgt, daß man die Matte auf eine Unterlage aus nachgiebigem Material
aufsetzt, z.B. auf eine Bahn oder eine Lage aus Neopren oder auf eine aus geschäumtem
Kunststoff mit geschlossener Zellenstruktur bestehende Materiallage. Falls die Verschmutzungsstoffe
auch magnetische Partikel enthalten, so läßt sich das Zurückhalten der sedimentierten
Partikel dadurch verbessern, daß man eine Lage oder ein Blech aus magnetischem Material
verwendet und die Partikel an den Zellenböden zurückhält, worauf weiter unten noch
eingegangen ist.
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Die Erfindung eignet sich u.B. besonders für Hydrauliksysteme zu Stell-
oder Steuerzwecken, die gewöhnlich einen Vorratstank aufweisen, aus dem eine Pumpe
das hydraulische Medium ansaugt und es unter Druck in das System hineinfördert,
aus dem es gegebenenfalls zum Vorratsbehälter zurückläuft. Während des Betriebes
sammeln
sich im hydraulischen Medium Schmutzstoffe an, die teilweise
aus Körnern oder Bruchstücken von Abriebsmaterial bestehen wie Silica (Siliciumoxyd),
aus Metallteilchen, die durch Abrieb an den Ventilen, Pumpen und Motoren des Hydrauliksystems
entstehen, und aus kleinsten Wassertröpfchen aufgrund von Kondensation. Sehr häufig
ist ein solches Hydrauliksystem nur während der täglichen Arbeitsstunden in Betrieb
und wird über Nacht abgeschaltet, so daß während dieser Zeit die Verschmutzungspartikel,
die im allgemeinen eine größere Dichte als diejenige des hydraulischen Mediums besitzen,
sich am Boden des Vorratsbehälters absetzen werden. Bei den bisher bekannten Hydrauliksystemen
wird das hydraulische Medium nach dem morgendlichen Einschalten innerhalb des Vorratsbehälters
stark bewegt und durchmischt, so daß der größte Anteil des Sediments zurück in den
Kreislauf gelangt. Obwohl derartige Systeme normalerweise mit Filtern versehen sind,
haben die Filter niemals eine vollständige absolute #eistungsfähigkeit. Falls darüberhinaus
die Filter aus Wegwerfelementen bestehen, sind sie teuer und erfordern Arbeiten
zur Überprüfung und zur Wartung beim Vorgang des Auswechselns; wenn die Filter aus
reinigungsfähigen Elementen bestehen, sind sie noch aufwendiger und erfordern eine
besondere Anlage, z,B. in Form von Ultraschallbädern, in der sie sachgemäß gereinigt
werden können. Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der größe
Teil der Verschmutzung der hydraulischen Flüssigkeit beseitigt, der sonst die Filter
erreichen würde, so daß die Lebensdauer der Filter verlängert wird und die sich
aus der Filterwartung ergebenden Kosten und Abschaltzeiten reduziert werden.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Aueführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei die Zeichnung eine perspektivische
Teilansicht eines Abschnittes im Bereich der Bodenkante eines Vorratsbehälters für
hydraulische Flüssigkeit zeigt, bei dem die erfindungsgemäße- Absetzeinrichtung
angewendet ist.
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Entsprechend der Zeichnung bildet eine Bodenplatte 1 zusammen mit
einer senkrechten Seitenwand 2 den unteren Bereich längs einer Seitenkante eines
Vorratsbehälters für hydraulische Flüssigkeit in einem hydraulischen Antriebssystem.
Der Vorratsbehälter besitzt eine rechteckige Form und wird an seiner nicht gezeigten
Oberseite durch einen abnehmbaren Deckel zur Staubabdichtung-abgeschlossen.
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Auf dem Boden des Vorratsbehälters befindet sich eine bienenwabenähnliche
Anordnung aus hexagonalen Zellen 3, die nahezu die gesamte Bodenfläche des Behälters
bedeckt und die aus dünnen haftverschweißten Metallblechen besteht und auf die erforderliche
Form aufgeweitet worden ist.
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Diese Zellenanordnung liegt auf einer dünnen Lage 4 aus Kunststoffmaterial
auf, die die Bodenbereiche der Zellen 3 wirksam so abdichtet, daß Konvektionsströmungen
der Flüssigkeit nicht in der Lage sind, sich durch eine Zelle nach unten zu bewegen
und durch eine benachbarte Zelle sich nach oben zu bewegen. Die Kunststofflage 4
kann ihrerseits auf einer zweiten Schicht, Folie oder Lage aus Kunststoffmaterial
aufliegen, in dem kleine magnetisierte Partikel mit eingeformt oder auf andere Art
und Weise mit einbezogen sind.
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Die einzelnen Zellen der Zellenanordnung 3 haben eine Breite von etwa
5 mm, gemessen zwischen zwei gegenüberliegenden Sechseckseiten, und sind etwa zwischen
30 und 40 mm hoch.
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Wenigstens die Unterseite ist flach geschliffen, so daß durch die
Auflage auf der dünnen Kunststofflage 4 die unteren Kanten der jeweiligen Zelle
durch die Kunstsofflage abgedichtet sind.
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Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Sedimentationseinrichtung werden
die Bauteile entsprechend der Zeichnung auf dem Boden des Vorratsbehälters zusammengebaut,
worauf man den Vorratsbehälter mit der Hydraulikflüssigkeit füllt und das System
wie üblich in Betrieb nimmt. Während der Betriebszeit zirkuliert in der Flüssigkeit
eine zunehmende Menge von Verschmutzungsstoffen, von denen einige von vornherein
als Verunreinigung mit dur-ch die Flüssigkeit eingeführt worden sind, einige in
das System als Staub aus der Luft her eingeführt werden und andere durch Abnutzung
und Reibung in den hydraulischen Motoren, Pumpen und Ventilen des Systems selbst
entstehen. Obwohl das System u#blicherweise einen Filter enthält, der einen Teil
der Verschmutzung zurückhält, ist ein Filter niemals absolut wirksam, so daß ein
Teil der Verschmutzungsstoffe mit zirkuliert und zu einer erhöten Abnutzung und
zu einem erhöhten Abrieb in den verschiedenen Bauteilen des Systems führt.
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Normalerweise besitzen die Verschmutzungspartikel eine größere Dichte
als diejenige des hydraulischen Mediums, so daß sie die Neigung haben, sich in Richtung
auf den Boden des Vorratsbehälters hin abzusetzen. Während der Betriebszeiten des
Systems befindet sich die Flüssigkeit in Umlauf, so daß die Möglichkeit zur Sedimentation
bzw. zur Schlammablagerung reduziert ist und die bereits vorhandenen Ablagerungen
wieder aufgerührt und in den Umlauf zurückgebracht werden können. Durch Anwendung
der vorliegenden Erfindung wird die Zirkulation in dem Teil des Vorratsbehälters,
der durch die Zellenanordnung 3 gefüllt ist,
fast vollständig angehalten,
so daß die Flüssigkeit inner -halb der Zellen in einem nahezu bewegungslosen Zustand
verbleibt. In diesem Bereich des Behälters befindliche Verschmutzungsstoffe setzen
sich daher innerhalb der Zellen ab und werden nicht mehr durch dieBewegung der Flüssigkeit
in höher liegenden Ebenen in die Zirkulation zurückbefördert. Die Erfindung ist
daher besonders wirksam, wenn, wie häufig der Fall, das Hydrauliksystem über längere
Zeiten, z.B. über Nacht oder an den Wochenenden, vollständig abgeschaltet wird,
so daß dann eine längere Zeitdauer zur Verfügung steht, in der sich die Schmutzstoffe
absetzen können.
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Da verschiedene Anteile der Verschmutzung auf die Abnutzung und den
Abrieb von aus Stahl bestehenden Kolben und aus Gußeisen besShenden Zylindern zurückzuführen
sind, die sich als übliche Bauteile in den meisten Hydrauliksystemen befinden, haben
solche Verschmutzungspartikel magnetische Eigenschaften. Durch Anordnung der magnetischen
Schicht 5 wird die Absetzwirkung dieser magnetischen Partikel unterstützt und beschleunigt,
und gleichzeitig werden die abgesetzten Partikel zurückgehalten.
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Der Absetzvorgang dieser Verschmutzungsstoffe verringert den Anteil
von Material, der aus den Filtern beseitigt werden muß und verringert somit beträchtlich
die Kosten, da die Filterelemente nunmehr nur weniger häufig ausgewechselt werden
brauchen und auch nur kurze Abschaltzeiten erforderlich sind.
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Da die Zellen aus dünnem Material bestehen, das an der Oberseite der
Zellen ziemlich scharfe Kanten besitzt, können sich Verschmutzungsstoffe auch nicht
an den O-berkanten der
Zellen absetzen, sie sinken vielmehr zum
Behälterboden ab.
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Es ist außer#dem von Bedeutung, daß die Zellenanordnung 3 nahezu vollständig
die Bodenfläche des Vorratsbehälters ausfilt. Die Zellen können auch eine kleinere
Breite als die oben angegebenen 5 mm für die Querabmessung besitzen, jedoch ist
es in einem solchen Fall zweckmäßig, daß der Vorratsbehälter zunächst auf eine Höhe
mit der Arbeitsfiüssigkèlt gefüllt wird, die diejenige der Zellenhöhe übersteigt.
Die Zellenanordnung wird dann allmählich in die Flüssigkeit abgesenkt, umsicherzustellen,
daß die Flüssigkeit über die gesamte Höhe in die Zellen eindringt. Würde andererseits
die hydraulische Flüssigkeit nur von oben auf die Zellenanordnung in den Behälter
hineingegossen, so besteht bei engen Zellen die Wa#hrscheinlichkeit, daß Luft eingeschlossen
wird und die Zellen nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt und somit unwirksam
sind.
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Nach verhältnismäßig langen Zeitabständen ist es notwendig, die Zellenanordnung
3 herauszunehmen und die dort abgesetzten Verschmutzungsstoffe zu beseitigen. Dies
kann dadurch erfolgen, daß man den Vorratsbehälter bis zu einer Höhe entsprechend
der Oberseite der Zellen abläßt und dann die inneren Bauteile des Behälters entfernt,
worauf. man diese Behälterbauteile (Bodenmatte mit Zellenanordnung und darunter
befindliche Dichtungsanlage# sowie den Behälter getrennt reinigt. Es ist auch möglich,
die Bodenlage 5 aus starrem Material herzustellen und mit einer Anhebeinrichtung
zu versehen, so daß die gesamte Anordnung nach oben aus dem Behälter herausgezogen
werden kann.
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Die Erfindung kann auch auf andere Art und Weise verwirklicht werden.
Beispielsweise kann die Kunststofflage 4 weggelassen werden, während man die Zellenanordnung
im Spritzformverfahren herstellt, ggf. in einzelnen voneinander getrennten Abschnitten,
wobei die Zellen ggf. an ihren Bodenabschnitten geschlossen geformt werden und an
ihren oberen Enden scharfkantig ausgeführt werden. Ein solcher Spritzformteil kann
als Wegwerfteil ausgeführt werden, so daß sich die Notwendigkeit für eine nachträgliche
Reinigung erübrigt.
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Die aus magnetischem Material bestehende oder solches Material enthaltende
Lage ist selbstverständlich nicht notwendig, wenn die Verschmutzung keinen nennenswerten
Anteil von magnetischen Partikeln enthält.
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Wenn die Zellenanordnung aus einem Kunststoff formteil besteht, können
magnetische Partikel auch#in den unteren Abschnitt dieses Formteils mit eingeformt
werden. Solche Partikel unterstützen nicht nur das Zurückhalten von ferromagnetischem
Verschmutzungsmaterial, sondern sorgen zusätzlich dafür, daß die Zellenanordnung
auch sicher auf dem Boden des Vorratsbehälters festgehalten wird. Die erfindungsgemäße
Einrichtung bewirkt auch die Beseitigung von in hydraulischen Flüssigkeiten enthaltenen
kleinen Wassertropfen, die aus den Kondensationsvorgängen innerhalb eines Hydrauliksystems
entstehen und nicht durch normale Filtration aus der Flüssigkeit beseitigt werden.