DE10131554C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung insbesondere Entfettung und Kompaktierung von metallischem Gut - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entfettung von metallischem Gut, beispielsweise von bei der Bearbeitung von Druckgußteilen anfallenden Leichtmetallspänen, mit einer Prozeßkammer (3) mit einem an diese angeschlossenen Vakuumpumpstand (23, 28) und einer Heizeinrichtung (11), wird das Gut über eine Schleuse (27) in die Prozeßkammer (3) eingebracht, erwärmt und von einer Schnecke (4) durch die Prozeßkammer (3) hindurch bewegt und anschließend über eine weitere Schleuse (12) aus ihr ausgeschleust und in einem zusätzlichen Verfahrensschritt von einer mit der Schleuse (12) zusammenwirkenden Vorrichtung (18, 19, 30) kompaktiert und brikettiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entfettung von metallischem Gut, beispielsweise von bei der Bearbeitung von Druckgußteilen anfallenden Leichtmetallspänen, mit einer Prozeßkammer mit einem an diese angeschlossenen Vakuumpumpstand, mindestens einem über einen Abzug mit der Pro­ zeßkammer verbundenen Kondensator mit Filtereinrichtung, einem das Innere der Prozeßkammer aufheizenden Heizaggregat, einer Zuführein­ richtung mit Eingabeschleuse und einer Ausgabeschleuse, wobei die Behandlung des Guts in verschiedenen Einzelschritten erfolgt.

Es ist bekannt, dass sich mit Vakuum-Thermischem-Recycling Stoffe voneinander trennen lassen, sofern sich ihre Siedepunkte voneinander unterscheiden. Somit ist es möglich, die Metallbearbeitungsflüssig­ keiten, wie beispielsweise Bohr-, Schleif- und Schneidöle oder wasser­ mischbare Emulsionen von Metallspänen abzutrennen, in dem man die verölten Späne aufheizt und die anhaftenden Flüssigkeiten verdampft. Nichtwassermischbare Stoffe etwa verdampfen bei Temperaturen von 120°C bis 250°C und einem Druck von 3 mbar; wassermischbare Kühlschmierstoffe schon bei wesentlich geringeren Temperaturen.

Bekannt ist ein Verfahren zur Reinigung von Spänen aus ferro­ magnetischem Werkstoff von Schmier- und Kühlflüssigkeiten (DE 39 08 198 A1), welches darin besteht, dass man die Späne einer Heizzone zuführt, diese dort erwärmt, bei der gewählten Erwärmungstemperatur hält und anschließend die gereinigten Späne austrägt, wobei die Späne während des Erwärmungsprozesses und beim Halten einem elektro­ magnetischen Drehfeld ausgesetzt werden, wobei die Aufheizung und das Halten in einem Temperaturbereich von 150 bis 310°C erfolgen.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur schonenden Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut (DE 41 36 990 A1), bei dem das zu reinigende Gut in eine Vakuum­ kammer eingesetzt wird, wobei in einem ersten Reinigungsschritt die dem zu reinigendem Gut anhaftenden Fette und/oder Öle mit einem ihrer Konsistenz ähnlichen Lösungsmittel beaufschlagt werden, wobei das sich bildende Gemisch aus Lösungsmittel und abgelösten Fetten bzw. Ölen einem Verdampfer zugeführt wird und in einem zweiten Reinigungsschritt der sich am Verdampfer bildende Dampf dem Gut zugeleitet wird, an dessen Oberfläche der Dampf kondensiert und unter Kondensatbildung die Restverschmutzung beseitigt und in einem dritten Reinigungsschritt der Dampf einem weiteren Kondensator zugeführt wird, dessen gewonnenes Kondensat dem Reinigungsprozeß als Lösungsmittel erneut zugeführt wird und wobei in einem vierten Reini­ gungsschritt die Vakuumkammer derart weiter evakuiert wird, dass restliche Lösungsmitteldämpfe vollständig entfernt werden.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Reinigung verschmutzter Teile, insbe­ sondere zur Entfettung von Metallteilen bekannt (DE 41 25 891 A1), bei dem die Teilereinigung zunächst mit Lösungsmittelkaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Flammpunkt ≧ 40°C erfolgt, wobei während des Reinigungsvorgangs das Waschgut gegen­ über der Außenatmosphäre hermetisch abgeschlossen und mit dem Lösemittel unmittelbar beaufschlagt und das Waschgut während des Waschvorgangs bewegt wird, wobei der Waschvorgang nacheinander in mehreren Waschstufen durchgeführt und für jede Waschstufe eine separate Lösemittelmenge verwendet und in jeweils einem geschlosse­ nen Kreislauf über einen Filter zurückgeführt wird, wobei nach Beendi­ gung der letzten Waschstufe das weiterhin hermetisch gegen die Außenatmosphäre abgeschlossene Waschgut durch Aufblasen erwärmter Luft getrocknet und die Trocknungsluft in einem geschlosse­ nen Kreislauf geführt und zur Vermeidung eines explosionsfähigen Gemisches tiefgekühlt wird, wobei die mit Lösemitteln beladene Trocknungsluft zum Auskondensieren des Lösungsmittels abgekühlt und anschließend wieder erwärmt und dann das auskondensierte Lösungsmittel in den Lösungsmittelkreislauf zurückgeführt wird, wobei das Waschgut nach seiner Trocknung einer Niederdruckplasmabe­ handlung mit Mikrowellenanregung unterworfen wird.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Entfernung von Ölverschmutzun­ gen von Magnesium- oder Magnesiumlegierungspartikeln bekannt, bei dem in einem System, das den unkontrollierten Zutritt von Luft verhin­ dert, die Partikel zur Verdampfung der Ölverschmutzung in Normalat­ mosphäre unter kontinuierlicher Bewegung und bei Temperaturen unterhalb von 430°C ohne Zufuhr von weiterer Luft erhitzt wird (DE 42 21 347 A1). Bemerkenswert bei diesem bekannten Verfahren ist die Ver­ wendung einer motorisch angetriebenen Welle mit schrägen Klingen/­ Flügeln zur Förderung der Metallspäne durch den röhrenförmig ausge­ bildeten Ofen mit im Inneren des Ofens angeordneten Heizelementen und der Möglichkeit notfalls ein inertes Gas in den Ofen einzuleiten, um eine Oxidation des Metalls zu unterbinden.

Vorgeschlagen wurde auch eine Vorrichtung zur Entfettung und Kompaktierung von Metallspänen bekannt, im wesentlichen bestehend aus einer Vakuumkammer und mindestens einem Kondensator, einem Trog, der mit mindestens einem Preßstempel zusammenwirkt (DE 43 19 166 A1), wobei das zu behandelnde Gut in den Trog eingebracht wird und der Preßstempel mittels einer Verstelleinrichtung in den Hohlraum des Trogs hinein bewegbar ist, der Preßstempel als Elektrode und der Trog als Gegenelektrode ausgeführt sind und durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden das zu behandelnde Gut durch direkten Stromdurchgang beheizbar ist und wobei der Trog und der Stempel in der Vakuumkammer angeordnet sind und zwischen Kammer und Kondensator je ein Absperrorgan vorgesehen ist.

Bekannt ist auch eine Weiterausbildung dieser Vorrichtung bei welcher der Behälter zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes ein horizontal oder vertikal angeordneter Hohlzylinder, ein Trichter oder ein Pressengehäuse ist (DE 43 32 688 A1), wobei die Elektroden mittels der das zu behandelnde Gut aufgeheizt wird im Falle des Pressegehäuses von zwei in den Hohlzylinder eintauchenden Preßstempeln, im Falle des Trichters von zwei zueinander unmittelbar an der Öffnung des Trichters parallel gelagerten, gegenläufigen Walzen und im Falle des Pressengehäuses von der Schnecke und dem die Schnecke umschließenden Teil des Pressegehäuses gebildet werden.

Bekannt ist schließlich ein Verfahren zum Einschmelzen feinstückiger, späniger oder pulverförmiger Metallabfälle, deren Schüttgewicht unter der Hälfte des spezifischen Gewichts des Vollmaterials liegt (DE 18 14 471 A), wobei die gegebenenfalls mit Lösungs- und/oder Lotmitteln bzw. Zuschlagsstoffen versetzten Metallabfälle, vornehmlich unter Luftabschluß, bis zum Verdampfen der anhaftenden flüchtigen Bestandteile erwärmt, durch Pressen in kontinuierlicher oder schubweiser Arbeitsfolge paketiert und als verdichtete Posten, insbesondere seitlich, unterhalb des Badspiegels, in den Schmelzofen eingebracht werden, während die ablaufenden bzw. abdestillierten Bestandteile in einer vorgelagerten Kühlzone abgeschieden und von dort abgelassen bzw. abgesaugt werden. Die erforderliche Einrichtung besteht aus einer in sich geschlossenen, mit dem Schmelzofen fest vereinigten, über einen Einfülltrichter bzw. einen Vorratsbehälter beschickbare Vorbehandlungsanlage, bestehend aus einem Luftabschluß- und Ölsammel-Vorgelege, einer Zuführeinrichtung, einer als Presse, vornehmlich als Schneckenpresse ausgebildeten Paketiereinrichtung, Stromanschlußelektroden für die Widerstandsheizung im Preßrezipienten und im Schmelzofen, sowie einem sich vornehmlich zum Schmelzofen hin erweiternden Zuführschacht, der seitlich in den Schmelzraum des vornehmlich als Rinnenofen ausgebildeten Induktionsschmelzofen mündet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen die es gestattet, in einem quasikontinuierlichen Betrieb verölte Metallspäne zu entölen, zu trock­ nen und zu verdichten, so dass sie in einer Schmelze wieder eingesetzt werden können, ohne dass es zu Emissionen oder einem Brand der Schmelze kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Prozeß­ kammer mit einer Eingabeschleuse und einer Ausgabeschleuse verse­ hen ist, wobei die Prozeßkammer mit einer motorisch angetriebenen Förderschnecke oder einem durch die Prozeßkammer bewegbaren Schieber ausgestattet ist und das über die Eingabeschleuse in die Prozeßkammer eingebrachte Gut durch die Prozeßkammer hindurch bis zur Ausgabeschleuse und über diese zu einer nachgeschalteten Kompaktiervorrichtung transportiert wird. Mit Vorteil sind die Eingabe- und die Ausgabeschleuse als Doppelschieber ausgebildet, wobei die Ausgabeschleuse so an der Prozeßkammer angeordnet ist, dass das durch die Prozeßkammer geförderte Gut bei geöffnetem Schieber in eine unterhalb der Prozeßkammer vorgesehene Kammer fällt die mit einem Preßstempel zusammenwirkt, der das entölte Gut portionsweise kompaktiert und das Gut zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zu einer Abschlagsvorrichtung schiebt. Das Seelenrohr der Förderschnecke ist zweckmäßigerweise perforiert ausgebildet, so dass das Absaugen der beim Aufheizen des Guts anfallenden Dämpfe durch das Seelenrohr absaugbar sind. Erfindungsgemäß werden die verölten Späne in die Prozeßkammer verbracht und in dieser aufgeheizt, wobei die Flüssigkeiten verdampft und die organischen Bestandteile zersetzt werden, so dass sich beispielsweise an Magnesiumspänen bei einer Chargentemperatur von 400°C und einem Systemdruck von 3 mbar keine Rückstände mehr auf den Spänen befinden, wobei sich durch die Kombination eines ersten Verfahrenschritts in Gestalt der VTR- Behandlung mit einem weiteren Verfahrensschritt in Gestalt einer der Verdichtung und Portionierung des Guts ein quasikontinuierlicher Bearbeitungsprozeß ergibt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung rein schematisch darge­ stellt, die eine Vorrichtung der genannten Art im Längsschnitt zeigt.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Pro­ zeßkammer 3 mit einer an ihren beiden Stirnwänden drehbar gelagerten Förderschnecke 4 mit einem diese antreibenden Motor 5, einem am einen Ende angeordneten Trichter 6 zum Einfüllen des verölten Guts, einer zwischen dem Auslauf des Trichters 6 und der Prozeßkammer 3 eingeschalteten Einlaßschleuse 7 mit einem oberen und einem unteren Schieber 8 bzw. 9, einer die Prozeßkammer 3 teilweise umschließenden Isolierung 10, einem Heizwendel 11, einer Auslaßschleuse 12 mit einem oberen und einem unteren Schieber 13 bzw. 14 die über die Auslaßöffnung 15 das Ausschleusen des Guts aus der Prozeßkammer 3 ermöglicht, einem gasdichten Raum 17, einer Kompaktiervorrichtung 18 mit hydraulischem Antrieb 19 und Abzugrohren 20, 21 mit in diese eingeschaltetem Kondensator 22, Vakuumpumpe 23 und Filter 24.

Das zu entölende Gut wird zu seiner Behandlung in den Trichter 6 ein­ gefüllt und über die Schleuse 7 durch wechselweises Betätigen der Schieber 8, 9 über die Einlaßöffnung 16 in die Prozeßkammer 3 transportiert, in der das Gut von der langsam rotierenden Schnecke 4 von der Einlaßöffnung 16 durch die Prozeßkammer 3 hindurch bis zur Auslaßöffnung 15 transportiert wird. Während des Transports von der Einlaßöffnung 16 zur Auslaßöffnung 15 wird das Gut vom Heizwendel 11 soweit erhitzt, dass die flüchtigen Bestandteile des Guts verdampfen, wobei der Dampf über Rohrleitungen 20, 21 abgezogen und in einem Kondensator 22 bzw. 27 niedergeschlagen wird. Den Kondensatoren 22 bzw. 27 ist ein Vakuum-Pump-System 23 bzw. 28 und diesem wiederum jeweils ein Aktiv-Kohlefilter 24 bzw. 29 nachgeschaltet. Zweckmäßigerweise sind die Schleusen 7, 12 zwischen den Schiebern 8, 9 bzw. 13, 14 mit Argon- oder Stickstoffquellen 25, 26 verbunden und ist der Kompaktiervorrichtung 18 eine Abschlagvorrichtung 30 nachgeschaltet, so dass das über die Schleuse 12 und den gasdichten Raum 17 in die Kompaktiervorrichtung 18 geförderte Gut portionsweise entnommen und abtransportiert werden kann.

Um eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art wirtschaftlich zu nutzen, bietet es sich an, die Leichtmetallspäne in einem vorgelagerten Verfahrensschritt zu brikettieren. Derartige Briketts weisen nach einer VTR-Behandlung jedoch zu geringe Dichte auf. So haben Magnesium­ späne die verdichtet wurden vor der VTR-Behandlung eine Dichte von 1,2 bis 1,3 kg/l und nach der VTR-Behandlung von 1,0 kg/l. Die Dichte des Ausgangsmaterials liegt bei 1,8 kg/l. Die vergleichsweise geringe Dichte hat zur Folge, dass die Späne in einer Schmelze nicht untertau­ chen. Darüber hinaus stellt die hohe Porösität der Briketts eine Gefähr­ dung durch eingeschlossene Luft dar, welche zu einem Brand der Schmelze führen kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der VTR- Behandlung zum Entölen eine anschließende Verdichtung des Guts in einem Extruder oder einer sonstigen Kompaktiervorrichtung 18 nachge­ schaltet.

Die beschriebene Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Prozeßkammer 3 auf einer konstanten Behandlungstemperatur gehalten werden kann. Um z. B. 1000 t brikettierte Magnesiumspäne zu entölen, wird eine Pro­ zeßkammer 3 mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Baulänge von 3000 mm benötigt. Die Beheizung der Prozeßkammer 3 kann wahl­ weise mit Gasbrennern oder wie in der Zeichnung dargestellt mit einer Elektroheizung 11 erfolgen. Um die Energieverluste zu minimieren ist die Prozeßkammer 3 nach außen zu von einer Isolierung 10 umschlos­ sen. Wie die Zeichnung zeigt ist die Welle der Förderschnecke 4 als Rohr ausgebildet und mit einer Perforation versehen die ein Absaugen der Dämpfe über die Rohrleitung 20 ermöglicht.

An die Kondensatoren 22, 27 sind geeignete Vakuumpumpen 23, 28 angeschlossen, welche den erforderlichen Druck im System aufrechter­ halten. Druckseitig verfügt das Vakuumpumpensystem 23, 28 über eine geeignete Abgasreinigung, um die bei der Entölung anfallenden nicht kondensierbaren Kohlenwasserstoffe zurückzuhalten oder zu verbren­ nen. Dies kann im einfachsten Falle mit einem Aktivkohlefaß 24, 29 erfolgen.

Auflistung der Einzelteile

3

Prozeßkammer

4

Förderschnecke

5

Motor

6

Trichter

7

Einlaßschleuse

8

Schieber

9

Schieber

10

Isolierung

11

Heizwendel

12

Auslaßschleuse

13

Schieber

14

Schieber

15

Auslaßöffnung

16

Einlaßöffnung

17

gasdichter Raum

18

Kompaktiervorrichtung

19

hydraulischer Antrieb

20

Abzugsrohr

21

Abzugsrohr

22

Kondensator

23

Vakuumpumpe

24

Filter

25

Argon- oder Stickstoffquelle

26

Argon- oder Stickstoffquelle

27

Kondensator

28

Vakuumpumpe

29

Filter

30

Abschlagvorrichtung

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entfettung vom metalli­ schem Gut, beispielsweise von bei der Bearbeitung von Druck­ gußteilen anfallenden Leichtmetallspänen, mit einer Prozeß­ kammer (3) mit einem an diese angeschlossenen Vakuumpump­ stand (23, 28), mindestens einem über einen Abzug (20, 21) mit der Prozeßkammer (3) verbundenen Kondensator (23, 27) mit nachgeschalteter Filtereinrichtung (24, 29), einem das Innere der Prozeßkammer (3) aufheizenden Heizaggregat (11), einer Zu­ fuhreinrichtung mit Eingabeschleuse (7), und einer Auslaß­ schleuse (12), wobei die Prozeßkammer (3) mit einer motorisch angetriebenen Förderschnecke (4) oder einem durch die Pro­ zeßkammer (3) bewegbaren Schieber ausgestattet ist und das über die Eingabeschleuse (7) in die Prozeßkammer (3) einge­ brachte Gut durch diese hindurch bis zur Ausgabeschleuse (12) und über diese zu einer nachgeschalteten Kompaktierungsvor­ richtung (18) transportierbar ist.

2. Verfahren zur Reinigung, insbesondere Entfettung und Kompak­ tierung von metallischem Gut, beispielsweise von bei der Bear­ beitung von Druckgußteilen anfallenden Leichtmetallspänen in einer Prozeßkammer (3) mit einem an diese angeschlossenen Vakuumpumpsystem (23, 28) mit Kondensator (23, 27) und Filtereinrichtung (24, 29) und einem das Gut in der Prozeß­ kammer (3) aufheizenden Heizaggregat (11), dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gut mittels Fördereinrichtung (4) durch die Prozeßkammer (3) bewegt und dabei die anfallenden Dämpfe abgezogen und kondensiert werden und das entölte Gut in einem weiteren Verfahrensschritt aus der Prozeßkammer (3) ausgeschleust und anschließend kompaktiert wird.