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Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterapparat zum
Filtern einer Flüssigkeit, beispielsweise Schneidöl oder
Schleiföl, durch Entfernen fester Fremdstoffe, z. B. der
Schneidspäne oder der Schleifkörner aus der Flüssigkeit.
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Es gibt Fabriken, in denen eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen
zum Bearbeiten von Metallen installiert sind. Diese
Werkzeugmaschinen verwenden Schneid- und Schleiföl in einem
Zirkulationsprozeß. Das System, durch welches das Öl zirkuliert
wird, ist mit einem Filterapparat versehen, um das Öl durch
Abtrennen der Schneidspäne oder Schleifkörner vom Schneid-
oder Schleiföl, das diese Fremdkörper enthält, zu filtern.
Ein derartiger bekannter Filterapparat ist ein
Siebfilterapparat.
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Ein Siebfilterapparat ist mit einem Filter versehen, der es
lediglich der Flüssigkeit erlaubt, ihn zu passieren, während
die Fremdstoffe, die in der Flüssigkeit enthalten sind, am
Filter aufgehalten werden, sowie mit einem Schaber, der
geeignet ist, ein Verstopfen des Filters durch Abschaben der
vom Filter zurückgehaltenen Fremdstoffe zu verhindern.
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Wird ein textiles Filter oder ein Drahtgitterfilter als
Filter in einem vorstehend erwähnten Siebfilter verwendet, so
hält der Textil- oder Drahtgitterfilter zwar die Schneidspäne
oder Schleifkörner wirksam zurück, doch neigen diese Teilchen
dazu, sich im Gewebe oder gestrickten Teilen des
Textilfilters oder Drahtgitterfilters zu verhängen. Wenn dies
eintritt, ist es sehr schwierig, die Schneidspäne oder
Schleifkörner vom Filter wieder zu entfernen. Selbst wenn die
Oberfläche des Filters durch den Schaber abgeschabt wird, können
die daran angeklammerten Fremdstoffe nicht einfach abgeschabt
werden und der Filter kann nicht in effektiver Weise
regeneriert werden.
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Verwendet man in einem der vorstehend beschriebene
Siebfilterapparate eine Bürste als Schaber, so werden die
Fremdstoffe in der Bürste gefangen und wachsen zu einem Lager an,
welches die Schabewirkung der Bürste in kurzer Zeit stark
beeinträchtigt.
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Um die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen, hat der Anmelder
bereits einen Siebfilterapparat entwickelt, in welchem das
Filterglied ein dünnes Blech mit glatter Oberfläche ist,
welches eine Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, wobei
ein Beispiel eines solchen Filterglieds ein gestanztes
Metallblech ist. Schaber, die jeweils eine federnde Klinge oder
Zunge aufweisen, werden in Gleitkontakt mit der Vorder- und
der Rückseite des aus der dünnen Folie gemachten Filters
gebracht. Anmeldungen, die diesen Siebfilterapparat
beanspruchen, wurden in Japan, den USA und anderen Ländern
eingereicht (siehe die Unterlagen zum US-Patent Nr. 4,437,991).
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Da die Vorder- und Rückfläche der Folie des vorstehend
beschriebenen Siebfilterapparats glatt sind, verhaken sich nur
sehr wenige der zurückgehaltenen Fremdkörper an der Folie.
Darüber hinaus sind die Schaber klingen- oder zungenartig und
daher ziehen auch sie selbst wenig Fremdteilchen an. Der
Apparat ist daher insgesamt sehr vorteilhaft, da die
Fremdkörper in einer sehr glatten Verfahrensweise abgeschabt werden
können.
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Es ergibt sich jedoch ein Problem bei der Verwendung des
vorstehend beschriebenen Siebfilterapparats, da der Siebfilter
über eine große Fläche in der Nähe des Auslasses des Tanks
zum Sammeln des Schneid- oder Schleiföls angeordnet ist und
die Schaber im gleitenden Kontakt mit der Vorder- und
Rückseite des Siebfilters stehen. Mit anderen Worten ausgedrückt,
der Siebfilter ist fixiert und die Schaber bewegen sich auf
beiden Seiten des Filters. Dies führt dazu, daß nicht nur ein
hoher Raumaufwand notwendig ist, um einen derartigen
Siebfilterapparat zu installieren, sondern auch der
Schaberantriebsmechanismus zur Bewegung der Schaber relativ kompliziert
ausgebildet sein muß.
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Ausgehend von den vorstehenden Umständen liegt der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen im Aufbau einfachen
Filterapparat zu schaffen, dessen Filtereigenschaften auch
dann sich nicht verschlechtern, wenn er über längere
Zeiträume betrieben wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Filterapparat zum Abtrennen von festen Fremdstoffen
aus einer Flüssigkeit vorgesehen, wie er im Patentanspruch 1
definiert ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen stets gleiche
oder ähnliche Teile bezeichnen. Dabei zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Gesamtstruktur eines
Filterapparats gemäß der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,
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Fig. 4 eine Aufsicht auf den Gesamtapparat zum Abtrennen von
Schneidspänen aus Öl durch Abscheidung, und
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Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.
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Zunächst soll der Gesamtaufbau eines
Schneidspäne-Abtrennapparats mit einem erfindungsgemäßen Filterapparat beschrieben
werden.
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Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wird einem
Separiertank 1 Öl zugeführt, welches von Werkzeugmaschinen abgegeben
wird und Fremdstoffe, wie beispielsweise Schneidspäne,
enthält. Der Tank 1 hat eine Bodenwand 2, deren eines Ende
gekrümmt ist und sich auf der rechten Seite der Figuren nach
oben erstreckt. Das nach oben versetzte Ende der Bodenwand 2
ist so ausgebildet, daß es einen Auslaßschacht 3 umfaßt, aus
dem die Fremdstoffe in einen Spänebehälter 4 unterhalb des
Schachts 3 ausgetragen werden können.
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Die Oberfläche des Separationstanks 1 ist so geformt, daß sie
auf der linken Seite der Figuren eine Einlaßöffnung 5
enthält, in welche das die Fremdstoffe enthaltende Öl eingefüllt
wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Metallspäne,
z. B. aus Eisen oder Aluminium, oder nichtmetallische Späne,
beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, enthaltende Öl,
wobei die Späne beim Bearbeitungsprozeß der Maschinenwerkzeuge
gebildet worden sind, durch ein Rohr od. dgl., das nicht
dargestellt ist, der Einlaßöffnung 5 zugeführt wird.
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Der Apparat umfaßt eine Vielzahl von Schabern 6, die in
Gleitkontakt mit der Bodenwand 2 des Separationstanks 1
stehen. Die Schaber 6 werden durch eine Schaberkette 7
angetrieben, so daß sie sich längs der Bodenwand 2 in Richtung des
Pfeils A in eine Richtung bewegen. Die Schaberkette 7
erstreckt sich zwischen einem Antriebskettenzahnrad 8 und einem
mitlaufenden Kettenzahnrad 9. Das Antriebskettenzahnrad 8
wird durch einen Motor 11 über eine Antriebskette 10
rotierend angetrieben.
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Bei der Maschinenbearbeitung durch die Maschinenwerkzeuge in
der Fabrik werden Schneidspäne mit dem dabei verwendeten Öl
gemischt. Wenn das diese Späne enthaltende Öl in den
Separationstank 1 durch die Einlaßöffnung 5 eingebracht wird, so
setzen sich die verhältnismäßig schweren Späne an der
Bodenwand 2 des Separationstanks 1 unter der Wirkung der
Schwerkraft ab. Infolge des Antriebs in Richtung des Pfeils A durch
den Motor 1 bewegen sich die Schaber 6 längs der Bodenwand 2
in Gleitkontakt mit diesem und tragen daher die Schneidspäne,
die an der Bodenwand 2 sich abgesetzt haben, zum
Auslaßschacht 3, wobei sie die Späne längs der Bodenwand
schleifen. Die Späne, die den Auslaßschacht 3 erreichen, fallen in
den Spänebehälter 4.
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Auf diese Weise werden die schweren Schneidspäne, die sich
unter der Wirkung der Schwerkraft auf der Bodenwand abgesetzt
haben, durch die Schaber 6 entfernt.
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Der Separationstank 1 enthält darüber hinaus einen
Siebfilterapparat 15 entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Die Struktur des Siebfilterapparats 15 ist in den Fig. 1,
2, und 3 dargestellt.
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Wie in den Fig. 1, 2, und 3 dargestellt ist, umfaßt der
Filterapparat 15 eine Stützwelle 16, die gleichzeitig als
Auslaßrohr dient. Der Separationstank 1 hat parallele
Seitenwände 1a, an denen die Enden der Welle 16 mit Hilfe von
Stützlagern 17, 17 befestigt sind. Die Welle 16 hat eine
untere Wand, in welcher eine Einlaßöffnung 19 eingebracht ist.
Die gleichzeitig das Auslaßrohr bildende Stützwelle 16 hat
zwei offene Enden, die mit Auslaßöffnungen 18, 18 in den
beiden Seitenwänden 1a, 1a des Separationstanks 1 kommunizieren.
Sauberes Schneidöl, welches durch den Siebfilterapparat 15 in
einer nachstehend noch im einzelnen zu beschreibenden Weise
gefiltert worden ist, fließt durch die Auslaßöffnungen 18, 18
heraus. Obgleich die Anordnung im einzelnen nicht dargestellt
ist, sind die Auslaßöffnungen 18, 18 mit einem Tank
verbunden, der das saubere Schneidöl sammelt. Darüber hinaus sei an
dieser Stelle angemerkt, daß die Auslaßöffnung 18 auch nur in
einer der Seitenwände 1a des Separationstanks 1 angeordnet
sein kann und in Verbindung mit nur einer Öffnung an nur
einem Ende der Welle 16 stehen kann.
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Mit 20 ist ein Siebfilter bezeichnet, in welchem eine dünne
flexible Folie mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern
vorgesehen ist, die gebogen und zu einem Zylinder verformt
ist. Die dünne flexible Folie umfaßt vorzugsweise ein
gestanztes Metallblech.
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Die beiden Enden des zu einem Zylinder geformten Siebfilters
20 haben Endkappen 22, 22, die darauf gesichert sind, um die
Enden zu verschließen. Die Endkappen 22, 22 dienen darüber
hinaus zur Aufrechterhaltung der Zylinderform des Siebfilters
20.
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Die Endkappen 22, 22 sind frei drehbar auf der gleichzeitig
das Auslaßrohr bildenden Stützwelle 16 durch entsprechende
Lager 23, 23 gelagert. Auf diese Weise ist der zylindrische
Siebfilter 20 frei drehbar auf der Welle 16 montiert.
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Ein angetriebenes Zahnrad 24 ist fest an eine der Endkappen
22 befestigt und eine Kette 25 um das anzutreibende Zahnrad
24 gelegt. Die Kette 25 ist darüber hinaus um ein
Antriebszahnrad 26 gelegt, welches rotierend durch einen Motor
27 angetrieben wird, der auf der Oberseite des
Separationstanks 1 angeordnet ist. Der zylindrische Siebfilter 20 wird
auf diese Weise durch den Motor 27 rotierend angetrieben.
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An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Anordnung auch so
getroffen sein kann, daß anstelle der Benutzung des Motors 27
die anzutreibenden Kettenzahnräder 24 in Antriebsverbindung
mit der Schaberkette 7 oder direkt mit dem Motor 11 stehen
könnten.
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Der Filterapparat 15 umfaßt einen Schaber 31, der auf der
Außenseite des zylindrischen Siebfilters 20 in einer Weise
angeordnet ist, daß seine Kante in Gleitkontakt mit der
Fläche des Siebfilters 20 steht. Neben dem Schaber 31 auf der
Außenseite ist in gleicher Weise auf der Innenseite des
zylindrischen Siebfilters 20 ein zweiter Schaber 30 angeordnet,
so daß dessen Kante an der Innenfläche des Filters 20
anliegt. Der Schaber 31 ist an einem (nicht gezeigten) Bügel
befestigt, der sich zwischen den beiden Seitenwänden 1a, 1a
des Separationstanks 1 erstreckt und der Schaber 30 ist mit
Hilfe eines Bügels oder Arms 30a an der Stützwelle 16
befestigt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind an zwei Stellen
jeweils zylindrisch geformte Siebfilter 20 angeordnet, die
nebeneinander angeordnet sind und im Schneidöl im
Separationstank 1 eingetaucht arbeiten. Jedoch ist die Zahl der
Siebfilter 20 nicht auf zwei beschränkt. Man kann sowohl nur einen
zylindrischen Siebfilter 20 benutzen als auch eine Mehrzahl
von drei oder noch mehr Filtern, je nach den gegebenen
Umständen und Anforderungen.
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Die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen
Siebfilterapparats 15 soll nachstehend beschrieben werden.
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Im Separationstank 1 setzen sich diejenigen der im Öl, das
durch die Einlaßöffnung 5 eintritt, enthaltenen Späne, die
ein verhältnismäßig hohes Gewicht aufweisen, durch einfaches
Absetzen auf der Bodenwand 2, ab. Dagegen bleiben die
Schneidspäne und anderen Teilchen mit verhältnismäßig
geringem Gewicht schwimmend im Ölgemisch zurück. Das Öl mit der
verhältnismäßig leichten Schneidspänen und Teilchen fließt in
den Siebfilter 20 und passiert dabei die durchgehenden
Öffnungen 21. Beim Passieren der Öffnungen 21 werden die
Schneidspäne und partikelförmigen Fremdteilchen infolge der
Filterwirkung der Löcher 21 zurückgehalten, so daß das in die
Siebfilter 20 fließende Öl gefiltertes sauberes Öl ist. Das
saubere Öl fließt in die gleichzeitig das Auslaßrohr bildende
Stützwelle 16 über deren Einlaß 19 und wird durch einen
nichtgezeigten Tank aufgenommen, der das gefilterte Öl über
die Auslaßöffnungen 18, 18 zugeführt bekommt.
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Die Fremdstoffe, die durch die Öffnungen 21 des
Maschenfilters 20 zurückgehalten worden sind, werden mit Hilfe der
Schaber 30, 31 infolge der Rotation des Siebfilters
abgeschabt. Der Abschnitt des Siebfilters 20, der von den
Schabern 30, 31 gerade überstrichen worden ist, ist frei von
Fremdteilchen und demzufolge in einem wieder regneriertem
Zustand.
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Die durch den Schaber 31 abgeschabten Fremdstoffe kehren in
das Schneidöl im Separationstank 1 zurück und sammeln sich zu
einer verhältnismäßig schweren Partikelmasse an, die sich auf
der Bodenwand 2 absetzt. Diese wird dann im Spänebehälter 4
durch die Wirkung der Schaber 6 und über den Auslaßschacht 3
gesammelt. Obgleich sich die Fremdstoffteilchen, die vom
Schaber 30 abgeschabt werden, mit dem Reinöl vermischen, das
durch die das Auslaßrohr mitbildende Stützwelle 16 fließt,
ergibt sich keine nennenswerte Verunreinigung, da
Fremdstoffe, die sich auf der Innenseite des Siebfilters 20
absetzen, lediglich Spuren von Festpartikeln enthalten. Wenn diese
Fremdstoffe durch den Schaber 30 abgeschabt werden, so
bereitet dieser Anteil von Fremdstoffen nahezu keine
Schwierigkeiten, auch wenn er sich mit dem Reinöl vermischt.
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Erfindungsgemäß hat bei einem Siebfilterapparat 15 der
vorstehend beschriebenen Art das Siebfilter 20 einen
zylindrischen Aufbau. Nimmt man an, daß die wirksame Rückhaltefläche
des Filters die gleiche ist wie bei beim Stand der Technik,
so ermöglicht daher die zylindrische Konfiguration eine
erhebliche Reduzierung des Raums, der notwendig ist, um den
Filter zu installieren, bezogen auf die einfache ebene
Filteranordnung, wie sie bislang verwendet wird. Oder
gegenteilig ausgedrückt, die wirksame Rückhaltefläche kann vergrößert
werden, wenn der verfügbare Raum der gleiche ist. Dies
ermöglicht eine Verbesserung der Filterwirkung.
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Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung
beschrieben worden, bei der Öl, welches Fremdstoffe,
beispielsweise Schneidspäne enthält, aus Werkzeugmaschinen
fließt.
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Der erfindungsgemäße Filterapparat ist jedoch nicht auf diese
Ausführungsform beschränkt, sondern er kann in weitem Umfang
als Filterapparat zur Entfernung von Fremdstoffen von jeder
Art von Flüssigkeit eingesetzt werden.