DE10016328A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Entkeimung von Kühlschmiermitteln - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Entkeimung von KühlschmiermittelnInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Reinigung und Entkeimung von Kühlschmiermitteln (K) unter Vorabscheidung von groben Verunreinigungen in Form von freiem Öl und Festpartikeln in einem Vorabscheider (2), Weiterleitung des vorgereinigten Kühlschmiermittels (K) zu einem Feinabscheider (8), Ausleiten des praktisch ölfreien gereinigten Kühlschmiermittels (K) vom Ausgang des Feinabscheiders (8) in einen Sammelbehälter (6), Zuführung des Kühlschmiermittels aus dem Sammelbehälter (6) zum Eingang (13) eines UV-Flachbettreaktors (12) und Durchleiten des Kühlschmiermittels (K) durch den UV-Flachbettreaktor (12) unter UV-Bestrahlung des durchströmenden Kühlschmiermittels (K), wird am Eingang (13) des Flachbettreaktors (12) eine oxidierende Substanz (O) zum Kühlschmiermittel (K) zudosiert.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und
Entkeimung von Kühlschmiermitteln.
Kühlschmiermittel werden bei der spanenden Bearbeitung von festen Stoffen,
z. B. von Metallen, Kunststoffen, keramischen Stoffen usw. eingesetzt, um die
Reibung zwischen der Schneidkante bzw. den Schneidkanten des Werkzeuges
und dem zu bearbeitenden Material herabzusetzen, um die durch Reibung und
Materialtrennung entstehende Wärme kontinuierlich abzuführen, und um die
abgetrennten Materialspäne sowie alle in den Arbeitsprozeß eingetretenen son
stigen Verunreinigungen wegzuspülen.
Die Kühlschmiermittel sind wäßrige Emulsionen von Kohlenwasserstoffen,
Tensiden und Inhibitoren, welche von den Werkzeugmaschinen über Leitungen
den Schneidwerkzeugen, meist im Kreislauf, kontinuierlich so zugeführt werden,
daß sie direkt auf die Bearbeitungsstellen fließen und den vorstehend erwähnten
Kühl-, Schmier- und Reinigungseffekt hervorrufen. Obwohl Späne und grobe
Verschmutzungen meist durch einen oder mehrere im Kühlschmiermittel
kreislauf der Werkzeugmaschine vorgesehene Abscheider zurückgehalten
werden, bevor die Kühlschmiermittel erneut zu den Schneidwerkzeugen ge
langen, werden kleine und flüssige Verunreinigungen wie freies Öl usw. von den
Abscheidern nicht erfaßt, reichern sich im Kühlschmiermittel immer mehr an
und machen es schließlich unbrauchbar.
Die im Kreislauf geführten Kühlschmiermittel sind auch Verunreinigungen
durch Mikroorganismen ausgesetzt, die sich in dem durch Abwärme erwärmten
Medium obendrein noch vermehren und zur allmählichen biologisch-chemischen
Zersetzung des Kühlschmiermittels sowie zu zusätzlichen Belastungen, u. a. auch
zu Geruchsbelästigungen und zu gesundheitlichen Risiken für die im Fer
tigungsprozeß tätigen Mitarbeiter führen können.
Um die Gebrauchsfähigkeit des Kühlschmiermittels auch über längere Zeit zu
erhalten sowie Belästigungen und gesundheitliche Gefahren für Personen aus
zuschließen, ist es deshalb unerläßlich, die Kühlschmiermittel bei ihrem fort
währenden Gebrauch einer regelmäßigen Reinigung und Entkeimung zu unter
ziehen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur
periodischen oder kontinuierlichen Wiederaufbereitung von Kühlschmiermitteln
bekannt. So beschreibt z. B. die Offenlegungsschrift 42 30 798 A1 eine Filter
einrichtung zur Abscheidung von festen Verschmutzungen mit einer nach
geschalteten UV-Bestrahlungseinrichtung zur Abtötung der Mikroorganismen,
die mittels zweier Pumpen das Kühlschmiermittel sowohl durch die ein- oder
zweistufige Filtereinrichtung als auch durch die UV-Bestrahlungsanlage leitet,
wobei es möglich ist, das Kühlschmiermittel bei Bedarf, d. h. bei ungenügender
Abtötung der Mikroorganismen auch mehrmals die UV-Bestrahlungseinrichtung
durchlaufen zu lassen. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß keine aus
reichende Abtötung der Mikroorganismen in der UV-Bestrahlungseinrichtung
erfolgt, weil die UV-Strahlern nicht die gesamte Tiefe des an den UV-Strahlern
vorbeifließenden Mediums durchdringen, so daß auch bei mehrmaligem Durch
lauf nur eine Keimverminderung bis zu einer Größenordnung von etwa 107
Keime/cm3 möglich ist.
Um die Keimabtötung zu verbessern, schlagen andere Lösungen des Standes der
Technik z. B. die UV-Bestrahlung des Kühlschmiermittels in Form eines über
eine Kante senkrecht herabfließenden dünnen Flüssigkeitsschleiers (DE
298 21 502 U1), die Behandlung des Kühlschmiermittels mit Ozon (DE 42 38 720 A1),
die Abtötung der Mikroorganismen durch harte Gammastrahlen (DE 36 01 724 A1),
die Anwendung von Ultraschall zur Keimabtötung (DE 198 00 114
A1) oder die Zudosierung von Crospovidone-Jod oder Crospovidone-H2O2 vor.
Außer bei der Anwendung von Gammastrahlen, durch welche eine Keim
verminderung auf < 106 Keime/cm3 erreichbar ist, bei welcher aber die Strahlen
problematik sich nachteilig auswirkt, erreichen alle anderen bekannten Ver
fahren lediglich eine Verminderung der Keimzahl auf etwa 107 Keim/cm3.
Außerdem ist die Reinigung und Entkeimung mit den bekannten Verfahren und
Vorrichtungen relativ zeitaufwendig.
Zur Überwindung dieser Nachteile bei der Reinigung und Entkeimung von Kühl
schmiermitteln liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit welchen die Wiederaufbereitung ver
kürzt werden kann, und mit welchen eine Keimverminderung auf etwa 104 Keime/cm3
möglich ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden die Kennzeichen der
Unteransprüche 2 bis 12 und 14 bis 16.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver
bindung mit der Zeichnung nach Fig. 1 näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das zu reinigende und zu entkeimende Kühlschmiermittel K wird z. B. mittels
einer Pumpe 1 dem Eingang eines Vorabscheiders 2 zugeführt. Zweckmäßiger
weise ist dieser Vorabscheider 2 ein bekannter Lamellenabscheider oder Schräg
klärer, in welchem bereits ein großer Teil der im Kühlschmiermittel enthaltenen
Festpartikel und der größte Teil des freien Öles abgeschieden werden. Die Fest
partikel sammeln sich am unteren Ende des Schrägklärers als Schlamm in einer
Sumpfmulde 4 und können diskontinuierlich aus dieser abgeführt und einer
Weiterbehandlung, z. B. einer Spezialentsorgung zugeführt werden.
Das freie Öl verbindet sich an den Lamellen zu größeren Tropfen, die sich auf
grund ihrer gegenüber der Kühlschmiermitteldispersion relativ geringeren
Dichte oberhalb des Schrägklärers an einem Ölablauf 5 sammeln und von dort
zur Entsorgung oder Regenerierung abgezogen werden können. Das durch den
Schrägklärer 2 weitgehend vorgereinigte Kühlschmiermittel wird vom Ausgang
des Schrägklärers 2 dem Eingang 7 eines Feinabscheiders 8 zugeführt. Der Fein
abscheider 8 ist zweckmäßigerweise ein mit oberflächenaktiven Substanzen, z. B.
mit Aktivkohle, gefülltes Koaleszenzfilter, in welchem sowohl die noch vor
handenen kleineren Öltröpfchen zu größeren Öltropfen aneinandergelagert,
feinste feste Verunreinigungen ausgefiltert und unerwünschte Substanzen. Wie
z. B. Nitrate, Nitrite und oxidierende Substanzen zersetzt werden. Das zu
größeren Öltropfen aneinandergelagerte freie Öl steigt infolge seiner geringen
Dichte im Koaleszenzfilter 8 nach oben und sammelt sich dort z. B. in einem
Überlauf 9, aus dem es zur Weiterbehandlung kontinuierlich oder diskonti
nuierlich abgezogen werden kann. Nach Passieren des Koaleszenzfilters tritt das
von feinen Verunreinigungen und unerwünschten Substanzen sowie dem noch
vorhandenen feinverteilten freien Öl befreite Kühlschmiermittel K durch min
destens eine Austrittsöffnung 10 an der Oberseite des Koaleszenzfilters unter
halb des Ölüberlaufes 9 in einen Sammelbehälter 6 aus, dessen Flüssigkeits
spiegel F im Betriebszustand der Vorrichtung oberhalb des Auslaufes in Höhe
des Ölüberlaufes 9 liegt, was eine wichtige Voraussetzung für die Ölabtrennung
an der Oberseite des Koaleszenzfilters ist.
Das sich im Sammelbehälter 6 befindliche gereinigte Kühlschmiermittel wird
mittels einer Saugpumpe 11, die zweckmäßig als Tauchpumpe ausgebildet ist,
zum Eingang eines UV-Flachbettreaktors 12 geleitet. Am Eingang des Flachbett
reaktors 13 wird dem gereinigten jedoch noch nicht entkeimten Kühlschmier
mittel erfindungsgemäß eine oxidierende Substanz, z. B. Wasserstoffperoxid
(H2O2) zudosiert, um die Effektivität der Entkeimung im bekannten UV-Flach
bettreaktor 12 zu erhöhen, d. h. um die Keimzahl auf höchstens 104 Keime/cm3
reduzieren und die Entkeimungsgeschwindigkeit gleichzeitig entscheidend er
höhen zu können. Das zu reinigende und zu entkeimende Kühlschmiermittel K
wird im Sammelbehälter 6 vor der Einleitung in den UV-Flachbettreaktor 12
einem bekannten Schnelltestverfahren zur Bestimmung der Keimzahl, des
Nitrat- und Nitritgehaltes, des pH-Wertes sowie des Brechungsindexes der Kühl
schmiermittelemulsion K unterzogen. Die Konzentration und Menge der zu
dosierenden oxidierenden Substanz wird entsprechend der im Sammelbehälter 6
ermittelten Keimzahl gesteuert.
Nach dem ermittelten Brechungsindex des zu entkeimenden Kühlschmiermittels
kann die Filmdicke des über den UV-Flachbettreaktor geführten Kühlschmier
mittelstromes z. B. durch Einstellung der Neigung des Flachbettreaktors und des
Zulaufvolumens gesteuert werden. In dieser Weise ist es möglich, die Filmdicke
des Stromes so einzustellen, daß die UV-Strahlen die gesamte Filmdicke durch
dringen und ihre keimtötende Wirkung ausüben können. Im Zusammenhang mit
der oxidierenden Wirkung der zudosierten oxidierenden Substanz kann die
Dauer des Entkeimungsprozesses im Flachbettreaktor gegenüber bekannten Ver
fahren entscheidend vermindert und gleichzeitig eine besonders hohe Ent
keimung mit einer geringen Restkeimzahl von etwa 104 Keimen/cm3 erreicht
werden.
Mit dem bereits erwähnten bekannten Schnelltestverfahren wird am Ausgang 15
des Flachbettreaktors 12 ebenfalls die Keimzahl, der Nitrat- und Nitritgehalt, der
pH-Wert und der verbliebene Gehalt der zudosierten oxidierenden Substanz be
stimmt. Im Ergebnis des Schnelltestes wird das vom UV-Flachbettreaktor aus
laufende gereinigte und entkeimte Kühlschmiermittel K, wenn es die ange
strebten Reinheitswerte erreicht hat, zur Wiederverwendung ausgeleitet.
Sofern die Entkeimung die geringe Restkeimzahl von 104 Keime/ cm3 erreicht
hat, jedoch noch zu hohe Anteile der zudosierten oxidierenden Substanz bzw. zu
hohe Nitrat- oder Nitritkonzentrationen enthalten sind, wird das Kühlschmier
mittel K zum Eingang 7 des Koaleszenzfilters 8 zurückgeleitet, um diese Stoffe
beim erneuten Durchlauf durch das Koaleszenzfilter 8 weiter zu reduzieren. Das
Kühlschmiermittel kann dann nach erneuten Durchlauf, wenn es die vorge
gebenen Grenzwerte unterschreitet, aus dem Koaleszenzfilter zur Wieder
verwendung direkt ausgeleitet werden.
War am Ausgang 15 des UV-Flachbettreaktors 12 auch die Keimzahl noch zu
hoch, wird das Kühlschmiermittel nach Durchlaufen des Koaleszenzfilters 8
nochmals dem UV-Flachbettreaktor 12 zugeleitet. Meist ist entsprechend der
bereits stark reduzierten Keimzahl nur noch eine geringe oder keine Zudosierung
der oxidierenden Substanz O mehr erforderlich. Der Schnelltest am Ausgang des
UV-Flachbettreaktors entscheidet dann wiederum, ob nunmehr eine Ausleitung
des gereinigten und entkeimten Kühlschmiermittels K zur Wiederverwendung
erfolgen kann oder ob noch ein weiterer Durchlauf durch das Koaleszenzfilter 8
und eventuell durch den UV-Flachbettreaktor 12 erfolgen muß.
Gegenüber den bekannten Verfahren hat das beschriebene erfindungsgemäße
Verfahren den Vorteil einer wesentlich rascheren Wiederaufbereitung von ge
brauchten Kühlschmiermitteln. Außerdem kann die Restkeimzahl auf außer
ordentlich niedrige Werte vermindert werden.
Claims (16)
1. Verfahren zur Reinigung und Entkeimung von Kühlschmiermitteln (K) mit
Vorabscheidung von groben Verunreinigungen in Form von freiem Öl und
Festpartikeln in einem Vorabscheider (2), Weiterleitung des vorgereinigten
Kühlschmiermittels (K) zu einem Feinabscheider (8), Ausleiten des prak
tisch ölfreien gereinigten Kühlschmiermittels (K) vom Ausgang des Fein
abscheiders (8) in einen Sammelbehälter (6), Zuführung des Kühlschmier
mittels aus dem Sammelbehälter (6) zum Eingang (13) eines UV-Flachbett
reaktors (12) und Durchleiten des Kühlschmiermittels (K) durch den UV-
Flachbettreaktor (12) unter UV-Bestrahlung des durchströmenden Kühl
schmiermittels (K), gekennzeichnet durch Zudosieren einer oxidieren
den Substanz (O) zum Kühlschmiermittel (K) am Eingang (13) des Flach
bettreaktors (12).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammel
behälter (6) die Keimzahl, der Nitrat- und Nitritgehalt, der pH-Wert sowie
der Brechungsindex des Kühlschmiermittels (K) bestimmt wird und die
Zudosierung der oxidierenden Substanz (O) am Eingang (13) des UV-
Flachbettreaktors (12) in Abhängigkeit von der ermittelten Keimzahl ge
steuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Filmdicke des den UV-Flachbettreaktor (12) durchströmenden Kühl
schmiermittels (K) sowie dessen Fließgeschwindigkeit in Abhängigkeit von
den ermittelten Werten der Keimzahl und des Brechungsindex gesteuert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Filmdicke und die Fließgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Keimzahl
und dem Brechungsindex durch unterschiedliche Neigung des UV-Flach
bettreaktors (12) gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (15) des UV-Flachbett
reaktors (12) die Keimzahl, der Nitrat- und Nitritgehalt, der pH-Wert und
der Restgehalt an oxidierender Substanz bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ein
haltung der Grenzwerte für die Keimzahl, den Nitrat- und Nitritgehalt, den
pH-Wert und die oxidierende Substanz das Kühlschmiermittel (K) vom
Ausgang (15) des UV-Flachbettreaktors (12) zur Wiederverwendung aus
geleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Über
schreitung der Grenzwerte für den Nitrat- und Nitritgehalt oder die oxi
dierende Substanz das Kühlschmiermittel (K) vom Ausgang (15) erneut
dem Eingang (7) des Feinabscheiders (8) zugeleitet und am Ausgang des
Feinabscheiders (10) die Werte für den Nitrat- und Nitritgehalt, den pH-
Wert und die oxidierende Substanz erneut bestimmt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ein
haltung der Grenzwerte für den Nitrat- und Nitritgehalt, für den pH-Wert
und die oxidierende Substanz das Kühlschmiermittel (K) vom Ausgang (10)
des Feinabscheiders (8) zur Wiederverwendung ausgeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Über
schreitung der Grenzwerte für den Nitrat- und Nitritgehalt oder die oxi
dierende Substanz das Kühlschmiermittel (K) nochmals, gegebenenfalls
wiederholt, durch den Feinabscheider (8) geleitet wird, und am Ausgang
(10) des Feinabscheiders (8) die genannten Werte bestimmt werden, bis die
Grenzwerte für die Substanzen eingehalten sind.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu
sätzlicher Überschreitung des Grenzwertes für die Keimzahl das Kühl
schmiermittel (K) nach dem Durchströmen des Feinabscheiders (8) erneut
dem Eingang (13) des UV-Flachbettreaktors (12) zugeleitet wird, wobei in
Abhängigkeit von der ermittelten Keimzahl erforderlichenfalls erneut eine
oxidierende Substanz (O) zudosiert wird, und das Kühlschmiermittel (K)
nach Passieren des UV-Flachbettreaktors (12) erneut auf Einhaltung der
Grenzwerte für die Keimzahl, den Nitrat- und Nitritgehalt, den pH-Wert
und den Restgehalt an oxidierender Substanz (O) überprüft wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiter
behandlung des Kühlschmiermittels (K) in Abhängigkeit von den er
mittelten Werten nach einem der Ansprüche 6 bis 10 erfolgt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Keimzahl, des
Nitrat- und Nitritgehaltes, des pH-Wertes, des Restgehaltes der oxidieren
den Substanz sowie des Brechungsindex durch ein Schnelltestverfahren
erfolgt.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 umfassend die Hintereinander
schaltung eines Vorabscheiders (2), eines Feinabscheiders (8), eines
Sammelbehälters (6), einer Flüssigkeitssaugpumpe (11) und eines UV-
Flachbettreaktors (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Fein
abscheider (8) als Aufstromabscheider mit einem Ölsammler (9) an seiner
Oberseite ausgebildet ist, in welchem, ebenfalls an der Oberseite, unterhalb
des Ölsammlers (9) seitlich mindestens eine Austrittsöffnung (10) für das
praktisch ölfreie gereinigte Kühlschmiermittel (K) angeordnet ist, welche in
den Sammelbehälter (6) mündet, wobei der Flüssigkeitsspiegel (F) des
Sammelbehälters (6) im Betriebszustand oberhalb der mindestens einen
Austrittsöffnung (10) des Feinabscheiders (8) liegt, und die Flüssigkeits
saugpumpe (11) eine Flüssigkeitsbewegung aus der mindestens einen Aus
trittsöffnung (10) zum Eingang (13) des Flachbettreaktors (12) erzeugt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor
abscheider (2) ein Schrägklärer ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Feinabscheider (8) ein Koaleszenzfilter ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Neigung des UV-Flachbettreaktors (12) zur
Variierung der Filmdicke und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühl
schmiermittelflusses einstellbar ist.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101554482B (zh) * | 2008-04-09 | 2012-07-25 | 林婉旭 | 床式密闭多用消毒装置 |
EP2722089B1 (de) | 2012-10-22 | 2015-04-29 | Krones AG | Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Produkten mit Reinigung der Prozessflüssigkeit |
DE102020002499A1 (de) | 2020-04-26 | 2021-10-28 | Smart Material Printing B.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung und Wiedergewinnung gebrauchter Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe |
WO2024068635A1 (en) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | Wogaard Ltd | Method of disinfecting a metalworking cooling and lubricating fluid and disinfection system |
-
2000
- 2000-03-31 DE DE2000116328 patent/DE10016328A1/de not_active Withdrawn
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WO2021219243A1 (de) | 2020-04-26 | 2021-11-04 | Smart Material Printing B.V. | Vorrichtung und verfahren zur reinigung und wiedergewinnung gebrauchter schmierstoffe und/oder kühlschmierstoffe |
WO2024068635A1 (en) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | Wogaard Ltd | Method of disinfecting a metalworking cooling and lubricating fluid and disinfection system |
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