Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hebeeinrichtung zum Abpumpen von verunreinigten flüssigen Medien, wie Kühlschmiermittel unter Verwendung zumindest einer Freistromkreiselpumpe sowie eine Hebeeinrichtung und eine Freistromkreiselpumpe zum Durchführen des Verfahrens.

Derartige Verfahren, Hebeeinrichtungen sowie Freistromkreiselpumpen sind in vielfältiger Form und Ausführung im Markt bekannt und gebräuchlich. Im Markt werden bspw. derartige Hebeeinrichtungen mit eingesetzten Freistromkreiselpumpen und anschliessenden Spülrinnen eingesetzt, um insbesondere verunreinigte flüssige Medien, entstehend aus verspanenden Bearbeitungsmaschinen aufzufangen, in der Hebeeinrichtung zu sammeln und mittels der Freistromkreiselpumpe abzupumpen und einer bspw. Reinigungseinrichtung, Filtereinrichtung, Wiederaufbearbeitungseinrichtung od. dgl. zuzuführen.

Nachteilig hierbei ist, dass derartige Hebeeinrichtungen apparativ aufwendig und gross hergestellt werden müssen, so dass noch eine Mindestfüllstandshöhe bei eingesetzten Freistromkreiselpumpen erreicht werden kann, um die verunreinigten Medien abzupumpen.

Durch sich ändernden Anforderungen an moderne Untergrundbeschaffenheitsstrukturen in Fertigungshallen, hinsichtlich Dichtheit, Durchlässigkeit etc., können in herkömmliche Fertigungszentren keine wannenartige Ausformungen mehr eingebracht werden, um entsprechende Hebeeinrichtungen aufzustellen. Heutzutage werden Fertigungsmaschinen niedriger und bedienerfreundlicher hergestellt, so dass auch betreffend die daran anschliessenden Spülrinnen mit anschliessenden Hebebehältern bzw. Hebeeinrichtungen andere Anforderungen gestellt werden.

Daher ist es erforderlich, die Mindestbefüllzustände von Hebeeinrichtungen zu reduzieren, um noch herkömmliche Freistromkreiselpumpen einsetzen zu können.

Ein homogenes Abpumpen von verunreinigten Medien, insbesondere Kühlschmiermittel ist bisher nicht möglich. Es stellt sich daher häufig ein Rückstau in der Kühlschmiermittelrinne ein, wodurch die Spülwirkung für den Spänetransport unterbunden wird und ungleichmässig viel Quantität an Kühlschmiermittel dem zerspanenden Bearbeitungszentrum oder den zerspanenden Bearbeitungsmaschinen zur Verfügung gestellt wird. Daher ist keine homogene Bearbeitung des verunreinigten Mediums, insbesondere flüssigem Kühlschmiermittels sowie auch keine geringe Bevorratung von gereinigtem Kühlschmiermittel möglich, was unerwünscht ist.

Die US 5,114,312 offenbart eine Kreiselpumpe, die eine axialen Hauptansaugstutzen aufweist, wobei im radialen Bereich diese einen Einlass sowie einen Auslass aufweist. Einlass und Auslass stehen miteinander in Verbindung, wobei der Pumpenstrom über die Anschlüsse am radialen Einlass und Auslass in Teilströme über separate Leistungen umgeleitet werden können. Die WO 88/05132 A offenbart einen Pumpenaufbau, bei welchem im antriebsseitigem Bereich nahe des Antriebes und der Lagerung des eigentlichen Pumpenrades der Lagerung Flüssigkeit zugegeben wird, um zu verhindern, dass antriebsseitige Nebenluft bzw. Falschluft in den Pumpenraum gelangt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, sowie eine Hebeeinrichtung und eine Freistromkreiselpumpe zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mit welchen auf einfache und kostengünstige Weise die vorgenannten Nachteile beseitigt werden können, und in welchen ein homogenes Absaugen von flüssigen verunreinigten Medien, wie Kühlschmiermittel ermöglicht wird. Zudem soll eine Gesamthöhe, insbesondere Einbauhöhe der Hebeeinrichtung bei einem gleichzeitig reduzierten Mindestfüllstand im Hebebehälter möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Merkmale der Kennzeichen der Patentansprüche 1, 2, 11 und 19.

Bei der vorliegenden Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Ansaugöffnung oder einen Ansaugbereich der in eine Hebeeinrichtung eingesetzten Freistromkreiselpumpe zusätzlich vorzugsweise über einen Bypass mit flüssigem Medium, insbesondere Kühlschmiermittel zu versorgen. Dabei ist der Bypass vorzugsweise beabstandet und zentrisch vor der Ansaugöffnung des Pumpengehäuses der Freistromkreiselpumpe angeordnet und führt vorzugsweise permanent flüssiges Medium dem Pumpengehäuse bzw. dem Flügelrad der Freistromkreiselpumpe zu. Hierdurch wird ein permanentes Entlüften bzw. Befüllen des Pumpengehäuses der Freistromkreiselpumpe gewährleistet, wobei ca. 5% bis 15% des gesamten zu fördernden flüssigen Mediums, vorzugsweise 5% bis 10% des flüssigen Mediums bzw. Kühlschmiermittels, welches auch als verunreinigte Fraktion verwendet werden kann, dem Flügelrad bzw. der Ansaugöffnung der Freistromkreiselpumpe zugeführt wird. Hierdurch lässt sich ein Mindestfüllstand der Freistromkreiselpumpe im Betrieb wesentlich reduzieren, und ein homogenes Fördern bzw. Abpumpen von flüssigem Medium stellt sich ein.

Es stellen sich keine Druckschwankungen oder unterschiedliche Niveaus im Hebebehälter mehr ein, da die Freistromkreiselpumpe eine permanente homogene Förderleistung erbringt und sich die Schwankungen, durch bisherige angesaugte Nebenluft, nicht mehr einstellen.

Auf diese Weise lässt sich auch eine Bauhöhe der Hebeeinrichtung reduzieren, so dass insgesamt wesentlich niedrigere Hebeeinrichtungen mit anschliessenden Spülrinnen hergestellt werden können. Auch lassen sich hierdurch die nachfolgenden Einrichtungen, wie bspw. Aufbereitungseinrichtungen, Filtereinrichtungen, die verunreinigte flüssige Medien, insbesondere verunreinigtes flüssiges Kühlschmiermittel reinigen, homogener betreiben. Zusätzlich lässt sich auch ein Vorratsbehältnis zum Bereitstellen von gereinigten flüssigem Kühlschmiermittel wesentlich kleiner ausbilden, da ein homogeneres Transportieren und zur Verfügung stellen von Kühlschmiermittel auf diese Weise möglich ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll ferner liegen, dass der Bypass ausserhalb und separat der Freistromstromkreiselpumpe zugeordnet ist. Dieser kann bspw. in einem Wannenboden der Hebeeinrichtung vorgesehen sein. Bei einer liegenden Ausführung der Freistromkreiselpumpe kann der Bypass in eine Saugleitung eingesetzt sein, wobei in allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass eine Auslassöffnung des Bypasses vorzugsweise zentrisch auf die Ansaugöffnung bzw. zentrisch auf das Flügelrad der Freistromkreiselpumpe ausgerichtet ist.

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

• Figur 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer Hebeeinrichtung zum Abpumpen von verunreinigten flüssigen Medien, insbesondere Kühlschmiermittel mit einer Freistromkreiselpumpe;
• Figur 2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer weiteren Hebeeinrichtung gemäss Figur 1;
• Figur 3 eine schematisch dargestellte teilweise aufgeschnittene Freistromkreiselpumpe zum Betreiben einer Hebeeinrichtung.

Gemäss Figur 1 weist eine erfindungsgemässe Hebeeinrichtung R₁ eine Freistromkreiselpumpe F₁ auf, die in einen Hebebehälter 1 der Hebeeinrichtung R₁ einragt.

Die Freistromkreiselpumpe F₁ besitzt eine Antriebseinheit 2, insbesondere Elektromotor, der über eine hier nur angedeutet Antriebswelle 3 ein gestrichelt angedeutetes Flügelrad 4 antreibt. Das Flügelrad 4 sitzt in einem Pumpengehäuse 5, an welches vorzugsweise zentrisch zum Flügelrad 4 in einem unteren Gehäuseteil 6 eine Ansaugöffnung 7 anschliesst.

Vom Pumpengehäuse 5 wird über die Ansaugöffnung 7 flüssiges Medium, insbesondere Kühlschmiermittel angesaugt und über einen Auslass 8 einer weiteren Verwendung wie bspw. Aufbereitungs- oder Reinigungseinrichtung, Filtereinrichtung etc. zugeführt, damit verunreinigte flüssige Medien, bzw. verunreinigtes Kühlschmiermittel gereinigt werden können und danach wieder einer gleichen oder weiteren Verwendung zugeführt werden kann.

Zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Freistromkreiselpumpe F₁ in einem Hebebehälter 1 lotrecht eingesetzt, an welchen ein Spülrinne 9 anschliesst.

Von einem hier nicht näher dargestellten Auffangbecken oder Spülrinne 9 selbst, gelangt verunreinigtes flüssiges Medium, insbesondere Kühlschmiermittel, bestehend aus Emulsionen, Ölen, verschmutzten Medien wie Späne, Abrieb od. dgl., bspw. von verspanenden Bearbeitungsmaschinen, wie Drehzentren, Fräszentren etc. in den Hebebehälter 1.

Im Hebebehälter 1 sammelt sich im Bereich eines Wannenbodens 10 das Gemisch aus Kühlschmiermittel und Verunreinigungen und wird dort zur weiteren Bearbeitung, insbesondere zur Reinigung mittels der Freistromkreiselpumpe F₁ über den Auslass 8 weiter gepumpt bzw. weiter transportiert.

Bei derartigen Freistromkreiselpumpe F₁ ist von Nachteil, dass diese erst einen sehr grossen Füllstand erreichen müssen, bis diese die vollständige Leistung, nach dem Entlüften und Ansaugen von Nebenluft erzielen.

Bei der vorliegenden Erfindung hat sich als besonderes vorteilhaft erwiesen, an den Wannenboden 10 einen Bypass 11 anzuschliessen, dessen Auslassöffnung 12 vorzugsweise zentrisch zur Ansaugöffnung 7 bzw. zentrisch und in einer gemeinsamen Achse liegend zum Flügelrad 4 der Freistromkreiselpumpe F₁ ausgerichtet ist.

Die Auslassöffnung 12 des Bypasses 11 ist zudem gegenüber im Flügelrad 4 bzw. der Ansaugöffnung 7 der Freistromkreiselpumpe F₁ beabstandet.

Es hat sich bei der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, permanent flüssiges Medium, insbesondere Kühlschmiermittel über den Bypass 11 der Freistromkreiselpumpe F₁ zuzuführen, so dass sich ein Ansaugen von Nebenluft wesentlich reduzieren lässt, so dass die Freistromkreiselpumpe F₁ erheblich schneller auf ihre Maximalleistung kommt und sich ein Mindestfüllstand hierdurch deutlich reduzieren lässt.

Dabei wird bei der vorliegenden Erfindung über den Bypass 11 Kühlschmiermittel aus dem gesamten System der Freistromkreiselpumpe F₁ permanent zugeführt, wobei die Zufuhr unter einem Druck von etwa 0,2 bar bis 3 bar, vorzugsweise 0,5 bar erfolgt. Ferner wird ein Fördervolumen von etwa 5% bis 15%, vorzugsweise 10% der Gesamtfördermenge der Freistromkreiselpumpe F₁ dem Bypass 11 zugeführt, um angesaugte Nebenluft zu verdrängen und einen Mindestfüllstand zu reduzieren.

Auf diese Weise lässt sich ein homogenes Ansaugen von flüssigen Medien, insbesondere Kühlschmiermittel mit Verunreinigungen gewährleisten, ohne dass sich Kühlschmiermittel bzw. das flüssige Medium in der Spülrinne 9 anstaut, bis die Freistromkreiselpumpe F₁ entlüftet ist und die Nebenluft aus dieser abgeführt ist. Dies führt zu einem wesentlich homogeneren Bereitstellen von Kühlschmiermitteln.

In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss Figur 2 ist eine Hebeeinrichtung R₂ aufgezeigt, bei welcher eine Freistromkreiselpumpe F₂ auf einem Untergrund 13 in einer liegenden Ausführung angeordnet ist. An deren Ansaugöffnung 7 schliesst eine Saugleitung 14 an, die mit der Spülrinne 9 in Verbindung steht.

Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 angedeutet, schliesst an die Saugleitung 14 ein Bypass 11 an, der in oben beschriebener Weise einen Teilstrom an flüssigem Medium, insbesondere Kühlschmiermittel der Ansaugöffnung 7 bzw. des Flügelrades 4 der Freistromkreiselpumpe F₂ zuführt. Vorzugesweise ist die Auslassöffnung 12 bzw. der Bypass 11 auf das Flügelrad 4 zentrisch und in einer Achse liegend ausgerichtet, so dass hierüber in oben beschriebener Weise flüssiges Medium bzw. Kühlschmiermittel der Freistromkreiselpumpe F₂ permanent zugeführt werden kann, um zu entlüften bzw. ein Ansaugen von Nebenluft zu vermindern, wobei ein Wirkungsgrad der Freistromkreiselpumpe F₁, insbesondere der Hebeeinrichtung R₂ wesentlich verbessert wird.

In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss Figur 3 ist eine Freistromkreiselpumpe F₃ herkömmlicher Art aufgezeigt, bei welcher in einem Pumpengehäuse 5, insbesondere in einem unteren Gehäuseteil 6 zumindest eine oder eine Mehrzahl von Bypässen 11 an unterschiedlichen Orten anschliessen bzw. angeschlossen werden können, um in oben beschriebener Weise Nebenluft beim Ansaugen von flüssigem Medium zu reduzieren bzw. die Freistromkreiselpumpe F₃ zu entlüften.

Auf diese Weise lässt sich auch ein Mindestfüllstand zum Betreiben der Freistromkreiselpumpe F₃ erheblich reduzieren.

Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, dass zusätzlich oberhalb des Flügelrades 4, und oberhalb des Pumpengehäuses 5 in einem Zwischengehäuse 15, insbesondere bei Unterdruck zusätzlich Sperrflüssigkeit, bspw. als reines Kühlschmiermittel über eine separate Zuführleitung 16 zugeführt werden kann, so dass ein Ansaugen von Nebenluft im lagerseitigen Bereich der Antriebswelle 3 zusätzlich vermieden bzw. reduziert wird.

Dies soll ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

Wichtig ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung, dass insbesondere der Bypass 11 vorzugsweise zentrisch vor der Ansaugöffnung 7 der Freistromkreiselpumpe F₃ zugeordnet werden kann oder direkt in den unteren Gehäuseteil 6 des Pumpengehäuses 5 einmündet, so dass die Auslassöffnung 12 des Bypasses 11 auf das Flügelrad 4 der Freistromkreiselpumpe F₃ ausgerichtet ist. Dabei kann der Bypass 11 im Pumpengehäuse 5 bzw. Gehäuseteil 6 axial, oder radial oder dazwischenliegend axial bis radial auf das Flügelrad 4 ausgerichtet sein. Bevorzugt ist jedoch die Ausführung, dass der Bypass 11 zentrisch und beabstandet vor Ansaugöffnung 7 angeordnet ist.

Ferner kann auf ein Ansaugverhalten bzw. ein Entlüftungsverhalten Einfluss genommen werden, in dem der Volumenstrom bzw. der Druck des flüssigen Mediums auf den Bypass 11 verändert wird oder ein Abstand zwischen Bypass 11 bzw. Auslassöffnung 12 und Ansaugöffnung 7 verändert bzw. variiert wird. Dies soll ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

1 Hebebehälter 34 67 2 Antriebseinheit 35 68 3 Antriebswelle 36 69 4 Flügelrad 37 70 5 Pumpengehäuse 38 71 6 Gehäuseteil 39 72 7 Ansaugöffnung 40 73 8 Auslass 41 74 9 Spülrinne 42 75 10 Wannenboden 43 76 11 Bypass 44 77 12 Auslassöffnung 45 78 13 Untergrund 46 79 14 Saugleitung 47 15 Zwischengehäuse 48 R₁ Hebeeinrichtung 16 Zuführleitung 49 R₂ Hebeeinrichtung 17 50 18 51 19 52 F₁ Freistromkreiselpumpe 20 53 F₂ Freistromkreiselpumpe 21 54 F₃ Freistromkreiselpumpe 22 55 23 56 24 57 25 58 26 59 27 60 28 61 29 62 30 63 31 64 32 65 33 66