AT6867U1 - Verfahren und vorrichtung zur abscheidung von schwebestoffen und verunreinigungen aus einer kühlschmierstoff-emulsion - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion, welche mit zumindest einer Bearbeitungsmaschine (1, 1, 1) über Maschinenrücklauf- (6) und Maschinenvorlaufleitungen (14) in Verbindung steht oder Teil einer Bearbeitungsmaschine (1) ist und einen Sammelbehälter (2) für die Kühlschmierstoff-Emulsion aufweist. Erfindungsgemäß ist eingangsseitig des Sammelbehälters (2) eine Filtereinrichtung (5) angeordnet, durch welche die von der zumindest einen Bearbeitungsmaschine rücklaufende Emulsion in den oberen Bereich des Sammelbehälters (2) gelangt, wobei der Sammelbehälter (2) eine Einrichtung aufweist, welche die Emulsion in Rotation versetzt. Im unteren Bereich des Sammelbehälters (2) ist ein mechanisches Schab- oder Bürstelement (8) angeordnet, welches den sich absetzenden Schlamm in den Pumpensumpf (9) fördert.

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von 
Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion, welche mit zumindest einer Bearbeitungsmaschine über Maschinenrücklauf- und 
Maschinenvorlaufleitungen in Verbindung steht oder Teil einer Bearbeitungs- maschine ist und einen Sammelbehälter für die Kühlschmierstoff-Emulsion auf- weist. 



  Wassermischbare Kühlschmierstoffe zur Metallbearbeitung sind in Wasser gelöste oder emulgierte Flüssigkeiten, für welche in der Folge die Abkürzung KSS ver- wendet wird. Insbesondere in grossen Fertigungsbetrieben mit einer Vielzahl von 
Bearbeitungsmaschinen wird meist eine zentrale Aufbereitungsanlage verwendet, welche in einem Sammelbehälter die von den Bearbeitungsmaschinen anfallen- den verunreinigten Kühlschmierstoff-Emulsionen aufnimmt, wobei sich die ent- haltenen Verunreinigungen als Bodensatz und Wandbelag des Behälters ab- setzen. Ein Grundproblem in der Anwendung besteht darin, dass die im KSS ent- haltenen Fremdöle, feine Metallspäne und Schleifscheibenabrieb einen langen Einsatz der Kühlschmierstoff-Emulsion verhindern. Der Kühlschmierstoff kann somit seine primären Aufgaben (Kühlen, Schmieren, Spänetransport) nicht mehr nachkommen.

   Ein weiteres Problem ist das Auftreten von Bakterien und Pilzen im KSS-Kreislauf mit nachteiligen Folgen, wie Produktionsausfall, gesundheitliche Schäden, Qualitätseinbussen in der Fertigung, geringe Werkzeugstandzeiten und hohe Instandhaltungskosten. 



  Als Hauptursache für den Befall mit Bakterien und Pilzen sind die Bodensätze und Wandbelege aus den sedimentierten Verunreinigungen anzusehen, die als Besie- delungsoberfläche für Mikroorganismen dienen. In diesen Schichten leben die Mikroorganismen weitgehend ungestört, da die dagegen eingesetzten Biozide nicht genügend Tiefenwirkung aufweisen. In herkömmlichen KSS-Zentralanlagen sind somit viele Möglichkeiten zur Sedimentation von Feststoffen gegeben, die die eingangs genannten Nachteile aufweisen. In relativ kurzen Abständen muss daher die Anlage entleert und unter grossem Aufwand mechanisch gereinigt wer- den, was Produktionsausfälle und hohe Wartungskosten verursacht. 



  In diesem Zusammenhang ist aus der DE 296 20 265 Ul ein Koaleszenzabschei- der zum Aufbereiten von Kühlschmierstoff-Emulsionen bekannt geworden, bei welchem die zu reinigende Flüssigkeit durch ein Lamellenpaket geführt wird. Der Koaleszenzabscheider besteht aus einem Gehäuse, in dessen oberen Bereich ein Zulauf vorgesehen ist, über den die   Kühlschmierstoff-Emulsion   zugeführt wird. 



  Im Einfüllbereich der verschmutzten Emulsion ist eine Beruhigungskammer vor- 

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 gesehen, in der die Emulsion langsam nach unten fliesst. Hierbei können in einem 
Vorabscheider Fremdöle abgeschieden werden. Gleichzeitig sinken schwere 
Schmutzpartikel in einen Schlammtrichter, der am unteren Ende des Gehäuses vorgesehen ist. Nach dem Vorreinigen wird die Kühlschmierstoff-Emulsion von unten durch ein Lamellenpakt geführt, um die noch in der Flüssigkeit befindlichen Öle abzuscheiden. Dabei sammeln sich feine Öltröpfchen an der Unterseite der 
Lamellen an und steigen sodann in einen Hauptabscheider auf, aus dem das 
Fremdöl abgesaugt werden kann. Der im Schlammtrichter eingedickte Schlamm kann nach Bedarf abgezogen werden.

   Da sich an den schrägen Flächen des 
Lamellenpaketes auch Verunreinigungen und Schwebestoffe absetzen, die dort ebenfalls Bodensätze und Wandbelege bilden, kann ein Bakterien- und Pilz- wachstum zumindest in diesem Bereich sowie an den schrägen Wänden des 
Schlammtrichters nicht ausgeschlossen werden, sodass auch hier in relativ kur- zen Abständen eine Entleerung und Reinigung der Aufbereitungsanlage durch- geführt werden muss. 



  Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Abscheidung von Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion Verbesserungen vorzuschlagen, die den Wartungsaufwand verringern und gleichzeitig die Einsatzdauer der umlaufenden Kühlschmierstoff-Emulsion verlängern. 



  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die von der zumindest einen Bearbeitungsmaschine rücklaufende Emulsion gefiltert und in den oberen Bereich eines Sammelbehälters geleitet wird, dass die Emulsion im Sammelbe- hälter in eine Rotation mit vertikaler Achse versetzt wird, dass der sich im unte- ren Bereich des Sammelbehälters durch Sedimentation absetzende Schlamm mechanisch von der Behälterwand entfernt und abgezogen wird, sowie dass die gereinigte Emulsion in der Mitte des oberen Bereiches des Sammelbehälters ent- nommen wird. 



  Eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eingangsseitig des Sammelbehälters eine Filtereinrichtung angeordnet ist, durch welche die von der zumindest einen Bearbeitungsmaschine rücklaufende Emulsion in den oberen Bereich des Sam- melbehälters gelangt, dass der Sammelbehälter eine Einrichtung aufweist, welche die Emulsion in Rotation versetzt, sowie dass im unteren Bereich des Sammelbehälters ein mechanisches Schab- oder Bürstelement angeordnet ist, welches den sich absetzenden Schlamm in den Pumpensumpf fördert. Alternativ können anstelle der Schaber auch Waschdüsen abgeordnet sein. 

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   Erfindungsgemäss ist im oberen Bereich des Sammelbehälters eine Auffangtasse angeordnet, welche die aus der Filtereinrichtung austretende Emulsion über zu- mindest eine, im Wesentlichen tangential in den Sammelbehälter einmündende Übertrittsleitung einleitet und die Emulsion im Sammelbehälter in Rotation ver- setzt. Die zumindest eine Übertrittsleitung kann als ein in Drehrichtung abge- winkeltes bzw. gekrümmtes Rohrstück ausgeführt sein, welches die vom Filter kommende Emulsion in Rotationsrichtung einleitet. 



   Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass die anfallenden Wand- und Bodenbelege der von der KSS mitgeführten Verun- reinigungen laufend entfernt und in einen Pumpensumpf gefördert werden. 



   Durch die langsame Rotation der KSS im Sammelbehälter entsteht in Verbindung mit der Schwerkraft-Sedimentation in der Mitte des oberen Bereiches des Sam- melbehälters ein Bereich mit gereinigter Emulsion, aus welchem die Maschinen- vorlaufleitungen gespeist werden. 



  Die erfindungsgemässe Anlage bzw. das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich nicht nur für Zentralanlagen, welche Sammelbehälter mit über 2000 Liter auf- weisen können, sondern auch für Einzelmaschinen, wie beispielsweise einer Drehbank, in welcher die erfindungsgemässe Vorrichtung integriert sein kann. 



  Die Rotation der Emulsion im Sammelbehälter kann entweder durch tangentiale Einleitung des Haupt- oder eines Teilstromes der rücklaufenden Emulsion in den Sammelbehälter erzeugt werden oder auch durch ein rotierendes Schab- oder Bürstelement zum Entfernen des sich absetzenden Schlammes, weiches im Dau- erbetrieb oder zeit-getaktet betrieben werden kann. Es ist auch möglich, beide Prinzipien zu kombinieren und die durch tangentiale Einleitung erzeugte Rotation durch das rotierende Schab- oder Bürstelement zu unterstützen. 



  Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der aus dem un- teren Bereich des Sammelbehälters abgezogene Schlamm der ungefilterten, rücklaufenden Emulsion zugesetzt und durch die eingangs des Sammelbehälters angeordnete Filtereinrichtung abgeschieden wird. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. 



  Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Abscheidung von Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion steht mit einer oder mehreren Bearbeitungsmaschinen 1, 1', 1" in Verbindung oder ist Bestandteil einer Bearbeitungsmaschine 1. Die Vorrichtung weist einen Sammelbehälter 2 auf, welcher rotationssymmetrisch ausgeführt ist und aus einem oberen zylind- 

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 rischen Bereich 3 und einem unteren sich in Form eines Kegels oder einer Halb- kugel verjüngenden Teiles 4 besteht. Eingangsseitig des Sammelbehälters 2 ist einen Filtereinrichtung 5 angeordnet, durch weiche die von den Bearbeitungsma- schinen 1, 1', 1" durch die Maschinenrücklaufleitung 6 rücklaufende Emulsion in den oberen Bereich 3 des Sammelbehälters 2 gelangt. 



   Im oberen Bereich 3 des Sammelbehälters 2 ist eine Auffangtasse 20 angeord- net, welche die aus der Filtereinrichtung 5 austretende Emulsion über zumindest eine, im Wesentlichen tangential in den Sammelbehälter 2 einmündende Über- trittsleitung 21 einleitet und die Emulsion im Sammelbehälter 2 in Rotation ver- setzt. Die Übertrittsleitung 21 kann in Rotationsrichtung gekrümmt oder abge- winkelt ausgeführt sein. 



   Der rotationssymmetrische Sammelbehälter 2 weist weiters eine tangential in den oberen Bereich 3 des Behälters einmündende Zweigleitung 7 auf, welche von der Maschinenrücklaufleitung 6 abzweigt und eine Teilstrom, der von den Bear- beitungsmaschinen 1, 1', 1" rücklaufenden Emulsion einbringt. Im Falle einer verstopften Filtereinrichtung 5 wird die Rotation durch den durch die Zweig- leitung 7 einströmenden Teilstrom aufrecht erhalten bzw. unterstützt. 



  Im unteren Bereich 4 des Sammelbehälters 2 ist ein mechanisches, vorzugsweise rotierendes Schab- oder Bürstelement 8 vorgesehen, welches den sich absetzen- den Schlamm in den Pumpensumpf 9 fördert und gleichzeitig zur Erzeugung bzw. 



  Unterstützung der Rotation der Emulsion im Sammelbehälter 2 dient. 



  Der Pumpensumpf 9 wird über eine Sumpfpumpe 10 und eine Nebenstrom- leitung 11 mit der Filtereinrichtung 5 verbunden. Weiters kann bevorzugt in der Nebenstromleitung 11 zwischen der Sumpfpumpe 10 und der Filtereinrichtung 5 ein Separator 12 angeordnet sein, wodurch Feinstpartikel abgeschieden werden können. Das verwendete Filter in der Filtereinrichtung 5 ist je nach Einsatz der Vorrichtung von der erwarteten Verschmutzung der Emulsion abhängig und kann beispielsweise ein Bandfilter oder ein Vakuumdrehfilter etc. sein. Das abgeschie- dene Material gelangt in den Filteraustrag 13. 



  Die bevorzugt zylindrische Bauform des Sammelbehälters 2 ist ähnlich einem Hydrozyklon nach unten verjüngt. Durch Schwerkraft-Sedimentation sammeln sich die Feststoffe am tiefsten Punkt, wobei die Sedimentation durch tangentiales Einströmen der KSS und der dadurch entstehenden Rotation unterstützt wird. 



  Durch den rotierenden Schaber 8 werden die anfallenden Rückstände nach unten mobilisiert. Vom tiefsten Punkt des Sammelbehälters 2 wird im Nebenstrom dau- ernd oder intervallgesteuert eine Teilmenge über das Filter 5 zurückgefahren. So 

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 gelangt der Bodenabsatz laufend in den Filteraustrag 13, so dass eine lange Standzeit der Anlage gewährleistet ist. 



  Die tangential in den Sammelbehälter 2 einmündende Zweigleitung 7 dient auch als Sicherheitseinrichtung im Falle einer Verstopfung der Filtereinrichtung 5, wo- bei das Filter über die Zweigleitung 7 umfahren werden kann. Der Haupt- und der Teilstrom können durch die Ventile Vi, V2 gesteuert werden. 



  Die Entnahme der gereinigten KSS erfolgt aus der Mitte des oberen Behälter- drittels (reinste Zone) über die Maschinenvorlaufleitung 14, wobei im darge- stellten Beispiel zur sicheren Aufrechterhaltung des Kühlschmierstoff-Kreislaufes zwei parallel geschaltete Pumpen 15,16 mit entsprechenden Rückschlagven- tilen 17,18 vorgesehen sind. Falls einzelne oder alle Bearbeitungsma- schinen 1, 1', 1" abgeschaltet sind und ein Überangebot an KSS besteht, weist die Maschinenvorlaufleitung 14 eine ventilgesteuerte (Ventil V3) Rücklauf- leitung 19 in die tangential in den Sammelbehälter 2 einmündende Zweig- leitung 7 auf.

Claims (11)

1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Abscheidung von Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion zumindest einer Bearbeitungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die von der zumindest einen Bear- beitungsmaschine rücklaufende Emulsion gefiltert und in den oberen Be- reich (3) eines Sammelbehälters (2) geleitet wird, dass die Emulsion im Sammelbehälter (2) in eine Rotation mit vertikaler Achse versetzt wird, dass der sich im unteren Bereich (4) des Sammelbehälters (2) durch Sedi- mentation absetzende Schlamm mechanisch von der Behälterwand entfernt und abgezogen wird, sowie dass die gereinigte Emulsion in der Mitte des oberen Bereiches (3) des Sammelbehälters (2) entnommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Emulsion durch tangentiale Einleitung des Haupt- oder eines Teilstromes der rücklaufenden Emulsion in den Sammelbehälter (2) erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Emulsion durch ein rotierendes Schab- oder Bürstelement (8) zum Entfernen des sich absetzenden Schlammes erzeugt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem unteren Bereich (4) des Sammelbehälters (2) abgezogene Schlamm der ungefilterten, rücklaufenden Emulsion zugesetzt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Abscheidung von Schwebestoffen und Verunreinigungen aus einer Kühlschmierstoff-Emulsion, welche mit zumindest einer Bearbei- tungsmaschine (1, 1', 1") über Maschinenrücklauf- (6) und Maschinenvor- laufleitungen (14) in Verbindung steht oder Teil einer Bearbeitungsmaschine (1) ist und einen Sammelbehälter (2) für die Kühlschmierstoff-Emulsion aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig des Sammelbe- hälters (2) eine Filtereinrichtung (5) angeordnet ist, durch welche die von der zumindest einen Bearbeitungsmaschine (1, 1', 1") rücklaufende Emul- sion in den oberen Bereich (3) des Sammelbehälters (2) gelangt, dass der Sammelbehälter (2) eine Einrichtung aufweist, welche die Emulsion in Rota- tion versetzt, sowie dass im unteren Bereich (4) des Sammelbehälters (2) ein mechanisches Schab- oder Bürstelement (8) angeordnet ist,

   welches den sich absetzenden Schlamm in den Pumpensumpf (9) fördert.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich (3) des Sammelbehälters (2) eine Auffangtasse (20) angeordnet ist, welche die aus der Filtereinrichtung (5) austretende Emulsion über zumin- <Desc/Clms Page number 7> dest eine, im Wesentlichen tangential in den Sammelbehälter (2) einmün- dende Übertrittsleitung (21) einleitet und die Emulsion im Sammelbehälter (2) in Rotation versetzt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine tangential in den oberen Bereich (3) des rotationssymmetrischen Sammel- behälters (2) einmündende Zweigleitung (7) vorgesehen ist, welche von der Maschinenrücklaufleitung (6) abzweigt und zur Unterstützung der Rotation der Emulsion einen Teilstrom der von der Bearbeitungsmaschine (1, 1', 1") rücklaufenden Emulsion einbringt.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Rotation der Emulsion im unteren Bereich (4) des rotationssymmetrischen Sammelbehälters (2) ein rotierendes Schab- oder Bürstelement (8) vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpensumpf (9) über eine Sumpfpumpe (10) und eine Neben- stromleitung (11) mit der Filtereinrichtung (5) verbunden ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nebenstromleitung (11) zwischen der Sumpfpumpe (10) und der Filterein- richtung (5) ein Separator (12) angeordnet ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich- net, dass die aus der Mitte des oberen Bereiches (3) des Sammelbehäl- ters (2) ausgehende Maschinenvorlaufleitung (14) eine ventilgesteuerte Rücklaufleitung (19) in die tangential in den Sammelbehälter (2) einmün- dende Zweigleitung (7) aufweist.