DD288174A5 - Vorrichtung zum reinigen von gebrauchten oel-wasser-emulsionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von gebrauchten OEl-Wasser-Emulsionen, bestehend aus einer Membrantrenneinheit, einem Flotationsabscheider und Zu- und Abfuehrleitungen. Ein vorzugsweises Anwendungsgebiet erstreckt sich auf kreislaufgefuehrte OEl-Wasser-Emulsionen an Maschinensysteme und Einzelmaschinen. Mit der Erfindung soll eine verfahrenstechnisch guenstige Stroemungsfuehrung, eine vorteilhafte Raum-Zeit-Ausbeute und damit ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Erfindungsgemaesz ist die Membrantrenneinheit und der Flotationsabscheider zu einer kompakten Baueinheit vereinigt und zwischen beiden Baueinheiten eine Zwischenwand mit einem federbelasteten UEberstroemelement angeordnet, welches die Membrantrenneinheit und den Flotationsabscheider funktionell verbindet. Figur{Reinigen; gebrauchte OEl-Wasser-Emulsionen; kreislaufgefuehrt; Membrantrenneinheit; Flotationsabscheider; Baueinheit; Zwischenwand; UEberstroemelement, federbelastet; Maschinensysteme; Einzelmaschinen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von gebrachten Öl-Wasser-Emulslonen, die im Werkzeugmaschinenbau als Kühlechmierstoff zur spanenden Formgebung eingesetzt werden. Dabei ist dor gebrauchte Kühlschmierstoff mit Feinstverunreinigungen, wie niedermolekulare und ionische Verunreinigungen sowie Fremdöle und Feinstabrieb versetzt.

Ein vorzugsweises Anwendungsgebiet erstreckt sich auf kreislaufgeführte Öl-Wasser-Emulsionen an Maschinensysteme und Einzelmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Werkzeugmaschinenbau werden im großen Umfang Öl-Wasser-Emulsionen als Kühlschmierstoff zur spanenden Formgebung eingesetzt. Diese Emulsionen sind kompliziert zusammengesetzte Mehrstoffgemische. Sie bestehen zu ca. 95% aus Wasser und ca. 5% Wirksubstanzen, z.B. Mineralöl, Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren, Additive. Beim Einsatz im Fertigungsprozeß kommt es durch Verunreinigungen und Mikroorganismen zu Veränderungen der Gebrauchseigenschaften. Dies führt dazu, daß die Emulsion nur kurze Zeit einsatzfähig ist, und schadlos für die Umwelt aufgearbeitet werden muß.

Zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen ist nach der DE-OS 2818127, B 01 D 13/00 eine Vorrichtung bekannt, die aus einem Flotationsabscheider, einem Druckgefäß und eine r Ultrafiltrationseinrichtung besteht. Diese Einrichtungen sind durch Rohrleitungen miteinander verbunden. Verfahrensgemäß wird dem im Kreislauf gefühlen Flüssigkeitsgemisch Luft oder inerte Gase vor der Ultrafiltrationseinrichtung zugegeben.

Dadurch entsteht in der Ultrafiltrationseinrichtung eine turbulente Strömung, die verhindert, daß sich Feststoffe oder Öle an den Membranen absetzen und damit die Ultrafiltrationseinrichtung weniger rasch verstopft. Durch dio Kombination der Ultrafiltrationseinrichtung mit einem Flotationsabscheider, wird Öl aus dem Kreislauf abgeschieden. Zwar wird durch Anwendung des Flotationsprinzips ein größerer Anteil Öl aus der Emulsion abgeschieden, was eine Verbesserung der reinen Schwerkraftabscheidung bewirkt, jedoch hat die Erprobung dieses Prinzips folgende Nachteile ergeben. Durch die freien Luftblasen in der Emulsion kommt es zur Abscheidung von Öl bzw. Öl/Schlamm in der Ultrafiltrationseinrichtung, was insbesondere an kritischen Stellen zur frühzeitigen Verstopfung der Strömungskanäle führt. Durch Einsatz des wirkungsvolleren Flotationsabscheiders wird zwar eine bestimmte Menge an Öl bzw. Fremdstoffen aus der Emulsion ausgeschieden, jedoch wird der erhöhte apparative und räumliche Aufwand nicht durch den etwas erhöhten Wirkungsgrad der Abscheidung kompensiert. Die Konzentration der kreislaufgeführten Emulsion steigt langsam aber stetig an und in Verbindung mit den Verstopfungen der Ultrafiltrationseinrichtung führt dies ebenfalls zu einem hohen Energieverbrauch und Bedienaufwand durch häufig unterbrochene Arbeitszyklen zur Reinigung der Ultrnfiltrationseinrichtung.

Ein weiterer Ntichteil entsteht aufgrund der Rohrleitungen durch die relativ langen Strömungswege des zu trennenden Flüssigkeitsgemisches. Die damit verbundenen wechselnden Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Umstetigkeiton im Strömungsverlauf führen zu einem hohen Druckverlust und einem geringen Abscheidewirkungsgrad. Außerdem tritt eine relativ schnelle Verstopfung der Ultrafiltrationsuinrichtung ein.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung sollen mit einem geringen apparativen und räumlichen Aufwand Energie, Rohstoffe und Wartungsaufwand eingespart sowie eine umweltfreundliche Reinigung erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reinigen von gabrauchten Öl-Wasser-Emulsionen zu schaffen, die eine kompakte und einfache Bauweise aufweist und die eine verfahrenstechnisch günstige Strömungsführung, einen hohen Wirkungsgrad sowie eine vorteilhafte Raum-Zeit-Ausbeute gewährleistet. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Membrantrenneinheit und der Flotationsabscheider übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Behälterwand aufweisen und daß sich zwischen der Membrantrenneinheit mit Zuführleitung und dem Flotationsabscheider eine die Behälterwand verbindende Zwischenwand erstreckt, in der sich ein federbelastetes Überströmelement befindet. Mit dieser Anordnung ist eine kompakte Baueinheit entstanden, bei der die Membrantrenneinheit und der Flotationsabscheider durch das Überströmelement direkt verbunden sind und damit eine verfahrenstechnisch günstige Strömungsführung erzielt wird.

Zur vorteilhaften Beeinflussung der Strömungsführung der Emulsion von der Membrantrsnneinheit zum Flotationsabscheider, besteht die Zwischenwand aus geneigten Teilwänden, die abfallend vom Überströmelement beginnend zur Behälterwand verlaufen.

Um eine Drehströmung in der Membrantrenneinheit auszubilden, ragt die Zuführleitung in die Membrantrenneinheit oberhalb dessen Membran und ist dabei schräg zur Behälterwand sowie parallel zur Membran gerichtet.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad bei der Reinigung von gebrauchten Öl-Wasser-Emulsionen. Es worden kontinuierlich Schadstoffkomponenten in der Menge abgeführt, um einen Wiedereinsatz der gereinigten Emulsion über einen langen Zeitraum zu sichern. Weiterhin bewirkt die einfache und kompakte Bauweise einen wartungsarmen Betrieb. Dabei ist der apparative Aufwand niedrig und die Raum-Zeit-Ausbeute günstig.

Ausführungsbelsplel

Din Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die 2ugehöi ige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung.

Das Aufführungsbeispiel bezieht sich auf die Reinigung kreislaufgeführter Öl-Wasser-Emulsionen an einer Werkzeugmaschine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als kompakte Baueinheit ein zylindrischer Behälter, der von unten nach oben gesehen aus den Häuptbestandteilen Ultrafiltrationseinheit 1 und Flotationsabscheider 2 mit einer gemeinsamen Behälterwand 3 sowie aus Zu- und Abführleitungen besteht. Zwischen der Ultrafiltrationseinheit 1 und dem Flotationsabscheider 2 erstreckt sich quer zur Behälterwand eine Zwischenwand 4. Die Zwischenwand 4 weist eine Kegelform auf, in deren Spitze ein federbelastetes Entspannungs jntil 5 angeordnet ist, welches die Ultrafiltrationseinheit 1 und den Flotationsabscheider 2 funktionell verbindet.

Die Ultrafiltrationseinheit 1 besteht aus eine' Membranträgerplatte 6 mit einem Ablaufkanal 7 für abgeschiedenes Filtrat, einem Membranträger 8, einer Membran 9 und einer Zuführleitung 10 für die einzuleitende Öl-Wasser-Emulsion. Innerhalb der Membran 9, dem unteren Teil der Behälterwand 3 und der Zwischenwand 4 wird eine Strömungskammer 11 gebildet. Die Zuführleitung 10 ragt in tangentialer Richtung in die Strömungskammer 11 oberhalb der Membran 9.

Der Flotationsabscheider 2 besteht aus einem durch die Zwischenwand 4 und Behälterwand 3 gebildeten Flotationsbehälter 12, der nach oben durch einen Deckel 13 abgeschlossen ist. Weiterhin weist der Flotationsabscheider 2 einen Abführtrichter 14 mit einer Abführleitung 15 für die abgeschiedenen Schadstoffkomponenten und eine Rücklaufleitung 16 für die gereinigte

Öl-Wasser-Emulsion auf.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist folgende:

Die zu reinigende Öl-Wasser-Emulsion wird durch eine nicht dargestellte Druckpumpe und unter Zusatz einer bestimmten Luftmenge über die Zuführleitung 10 tangential in die Strömungskammer 11 gefördert. Dadurch bildet sich eine Drehströmung heraus. Durch das federbelastete Entspannungsventil 5 wird ein hydrostatischer Druck in der Strömungskammer 11 eingestellt, der dazu führt, daß sich die zugesetzte Luftmenge in der Emulsion löst.

In der Strömungskammer 11 durchdringen Wasser, niedermolekulare und ionische Verunreinigungen die semipermeable Membran 9.

Die Verunreinigungen werden über den Membranträger 8 und den Ablaufkanal 7 aus der Vorrichtung herausgeführt. Öl und andere makromolekulare bzw. kolloidale Stoffe werden an der Membran 9 zurückgehalten und durch die strömende Emulsion

zum Entspannungsventil S transportiert. Beim Überleiten der Emulsion durch das Entspannungsventil 5 in den Flotationsbehälter 12 kommt es zur Druckentspannung. Durch den plötzlichen sinkenden Druck werden Gasblasen frei, die zur Flotation von Verunreinigungen, z.B. Fremdöl und Feinstabrieb, führen. Die an der Oberfläche aufschwimmenden Verunreinigungen werden über den Abführtrichter 14 und die Abführleitung 15 aus der Vorrichtung abgeleitet. Die gereinigte

Öl-Wasser-Emulsion verläßt die Vorrichtung über die Rücklauf leitung 16 und gelangt in den nichtdargestellten Kreislauf der

Öl-Wasser-Emulsion an der Werkzeugmaschine zurück.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Reinigen von gebrauchten Öl-Wasser-Emulsionen, bestehend aus einer Membrantrenneinheit, einem Flotationsabscheider und Zu- und Abführleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrantrenneinheit (1) und der Flotationsabscheider (2) übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame Behälterwand (3) aufweisen und daß sich zwischen der Membrantrenneinheit (1) mit einer Zuführleitung (10) und dem Flotationsabscheider (2) eine die Behälterwand (3) verbindende Zwischenwand (4) erstreckt, in der sich ein federbelastetes Überströmelement (5) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (4) aus geneigten Teilwänden besteht, die abfallend vom Überströmelement (5) beginnend zur Behälterwand (3) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (10) in die Membrantrenneinheit (1) oberhalb dessen Membran (9) ragt und dabei schräg zur Behälterwand (3) sowie parallel zur Membran (9) gerichtet ist.