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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung eines Öl-Wasser-Gemisches in seine Bestandteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Öl-Wasser-Gemische treten insbesondere bei der Be- und Verarbeitung metallischer Werkstücke auf. Dabei werden bei der Bearbeitung (beispielsweise bei materialabtragender Bearbeitung der Werkstücke) Öle zur Kühlung eingesetzt. Es ist auch bekannt, Öle einzusetzen zum Korrosionsschutz von Werkstücken bei deren Transport und Lagerung vor deren Verwendung. Auch beim Gebrauch der Werkstücke werden Öle eingesetzt als Schmiermittel. Außer diesen Verwendungszwecken als Schneidöle, Abschrecköle oder Schmieröle werden Prozessöle beispielsweise auch eingesetzt als Hydrauliköle.
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In der weiteren Verwendung der Werkstücke müssen diese von den Prozessölen gereinigt werden. Als Reinigungsflüssigkeit wird Wasser verwendet. Dadurch entsteht ein Öl-Wasser-Gemisch. Dies gilt auch, wenn bei der Verwendung von Öl als Schmiermittel das Werkstück gereinigt werden soll, weil neues Öl als Schmiermittel verwendet werden soll.
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Dieses Öl-Wasser-Gemisch muss als Sonderabfall gesondert gelagert und entsorgt werden. Es sind sogenannte Ölabscheider bekannt, die auf dem Prinzip einer Schwerkrafttrennung beruhen. Damit lässt sich eine Trennung insoweit herbeiführen, als dass in dem Öl ein Wasseranteil von ca. 15% verbleibt. Bei einer anderen bekannten Vorgehensweise wird das Öl erwärmt und nochmals von erwärmter Luft durchströmt. Diese strömende Luft nimmt Feuchtigkeit auf. Damit lässt sich grundsätzlich Wasser abführen, allerdings erfordert diese Vorgehensweise einen vergleichsweise großen Energieeinsatz und ist im Wirkungsgrad beschränkt.
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Aus der
DE 102 40 459 A1 ist ein sogenannter Bandskimmer bekannt, bei dem ein Band durch das Öl läuft und in vertikaler Richtung aus dem Öl herausgeführt wird. Das Öl hängt an dem Band an und kann damit nach oben mitgezogen und dort abgestreift werden. Bis zu einem gewissen Reinigungsgrad kann damit ein Öl-Wasser-Gemisch getrennt werden derart, dass das Öl aus dem Gemisch entfernt wird.
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Die
DE 44 04 010 C1 beschreibt ebenfalls einen Bandskimmer, bei dem das Abstreifen des Öls in den Umlenkrollen des Endlosbandes erfolgt, indem diese Umlenkrollen trommelartig aufgebaut sind und eine perforierte Oberfläche aufweisen.
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Ein Bandskimmer ist auch aus der
DE 94 12 074 U1 sowie der
GB 2 259 654 A bekannt.
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In der
DE 39 29 044 A1 ist beschrieben, dass ein Öl-Wasser-Gemisch erwärmt werden kann, um die Viskosität zu erhöhen. Dies ist vorteilhaft, weil bei einer besseren Fließfähigkeit eine bessere Trennung möglich ist. Im Weiteren ist dort ein Schwerkraftabscheider vorgesehen, dem eine Verdampferkammer nachgeschaltet ist. In der Verdampferkammer wird das gesamte Volumen mit dem darin befindlichen Öl-Wasser-Gemisch erwärmt, um so das Wasser zu verdampfen, damit nur das Öl übrig bleibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Handhabung des Öl-Wasser-Gemisches effizienter zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst gemäß Anspruch 1 durch eine Vorrichtung zur Trennung eines Öl-Wasser-Gemisches in seine Bestandteile. Die Vorrichtung weist wenigstens ein umlaufendes Band wenigstens eines Bandskimmers auf, das teilweise in dem Vorratsbehälter des Gemisches verläuft. Vor dem Wiedereintauchen des Bandes in den Vorratsbehälter ist eine Abstreifvorrichtung angeordnet. Von dort werden nachfolgend die von dem Band abgestreiften Bestandteile über eine Heizfläche geführt.
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Das wenigstens eine Band des wenigstens einen Bandskimmers weist eine anhaftende Wirkung für das Öl auf.
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Der Vorratsbehälter kann ein Sammelbehälter für das Öl-Wasser-Gemisch sein oder auch ein Ölabscheider, der dem Sammelbehälter nachgeschaltet ist. Vorteilhaft erfolgt in diesem Ölabscheider bereits eine erste Trennung des Wassers von dem Öl.
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Es zeigt sich vorteilhaft, dass durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung eine effiziente Trennung des Wassers von dem Öl vorgenommen werden kann.
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Zunächst wird durch das wenigstens eine Band eine entsprechend der Geschwindigkeit des umlaufenden Bandes anhaftende Menge des Gemisches aus dem Vorratsbehälter herausgefördert. Das Öl haftet an dem Band an. Das spezifische Gewicht des Wassers ist größer als das spezifische Gewicht des Öls. Das führt dazu, dass das Öl durch das Band gefördert wird, während das Wasser wieder an dem Band herunterläuft.
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Vor dem Wiedereintauchen des wenigstens einen umlaufenden Bandes in den Vorratsbehälter werden die noch an dem wenigstens einen Band anhaftenden Bestandteile durch eine Abstreifvorrichtung abgestreift. Dadurch wird verhindert, dass die vorgereinigten Bestandteile wieder in den Vorratsbehälter gelangen und in dem Öl-Wasser-Gemisch aufgehen.
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Die abgestreiften Bestandteile werden noch über eine Heizfläche geführt. Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Heizfläche hinsichtlich der eingestellten Temperatur und der Größe (d.h. der Verweildauer der abgestreiften Bestandteile auf der Heizfläche) so bemessen ist, dass die Menge der abgestreiften Bestandteile vollständig verdampfen würden, wenn diese aus reinem Wasser bestehen. Dabei ist vorteilhaft die Temperatur der Heizfläche so bemessen, dass Wasser auf der Heizfläche verdampft, das Öl aber noch nicht.
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Um eine definierte Fließrichtung und eine definierte Lauflänge des Öl-Wasser-Gemisches auf der Heizfläche zu erhalten, kann vorteilhaft in die Heizfläche eine Rinne eingebracht werden. Dies ist im Zusammenhang mit Anspruch 3 näher ausgeführt.
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Bei der Heizfläche erweist es sich als vorteilhaft, dass das Öl leichter ist als Wasser, so dass das Wasser direkt mit der Heizfläche in Berührung ist und deswegen von der Heizfläche effizient erwärmt wird bis zur Verdampfung des Wassers.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 sind Einstellmittel vorhanden, mittels denen die Fördermenge der abgestreiften Bestandteile auf die Heizfläche so einstellbar ist, dass sich eine definierbare Verweildauer der Bestandteile auf der Heizfläche in Abhängigkeit der Temperatur der Heizfläche ergibt.
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Die Einstellmittel stellen insbesondere eine „Durchflussmengeneinstellung“ dar. Insbesondere lässt sich eine Begrenzung der Durchflussmenge erreichen, so dass das Wasser zumindest weitgehend vollständig verdampft.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist in der Oberfläche der Heizplatte wenigstens eine Rinne vorhanden, in der das Öl-Wasser-Gemisch während der Verweildauer auf der Heizplatte von einem Zuflussbereich an einem Ende der Rinne zu einem Ausflussbereich am anderen Ende der Rinne geführt wird.
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Damit lassen sich vorteilhaft eine definierte Fließrichtung und eine definierte Lauflänge des Öl-Wasser-Gemisches auf der Heizfläche erreichen. Das Öl-Wasser-Gemisch wird in der Rinne geführt, so dass die Länge der Rinne wesentlich die Verweildauer des Öl-Wasser-Gemisches auf der Heizplatte bestimmt.
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Die Rinne kann weiterhin in besonders vorteilhafter Weise mäanderförmig verlaufen. Dadurch entsteht auf einer begrenzten Fläche einer Heizplatte eine Rinne mit einer größeren Länge als bei einer direkten Führung der Rinne von einem Ende der Heizplatte zum anderen Ende. Damit wird entsprechend die Länge der Strecke vergrößert, die von dem Öl-Wasser-Gemisch zurückgelegt werden muss.
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Für die Fließgeschwindigkeit des Öl-Wasser-Gemisches ist es auch entscheidend, welche Menge des Öl-Wasser-Gemisches pro Zeiteinheit in die Rinne nachströmt. Die Menge des nachströmenden Gemisches „verdrängt“ das in der Rinne vorhandene Öl-Wasser-Gemisch, so dass durch die Menge des pro Zeiteinheit nachströmenden Öl-Wasser-Gemisches die Fließgeschwindigkeit wesentlich beeinflusst wird. Dabei spielt auch die Form der Rinne eine Rolle, insbesondere hinsichtlich der Größe der Querschnittsfläche der Rinne.
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Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 4 weist die Vorrichtung eine Filtereinheit auf.
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Durch diese Filtereinheit können Verunreinigungen in dem Öl-Wasser-Gemisch wie beispielsweise Späne, Zunder oder Rußpartikel zurückgehalten werden.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist die Filtereinheit der Abstreifvorrichtung nachgeordnet.
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Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Partikel in dem Öl-Wasser-Gemisch vor der Heizplatte zumindest weitgehend herausgefiltert werden.
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Die Filtereinheit sollte regelmäßig gereinigt werden, um ein Verstopfen der Filtereinheit zu vermeiden. Vorteilhaft weist die Filtereinheit noch eine Überlaufeinrichtung auf, durch die bei einer verstopften Filtereinheit das überlaufende Öl-Wasser-Gemisch vorteilhaft wieder dem Vorratsbehälter des Gemisches zugeführt wird. Das Gemisch ist dann nach wie vor ungefiltert, die Filterung wird aber nachgeholt, wenn die Bestandteile des Gemisches wieder mit dem Bandskimmer gefördert werden und die Filtereinheit zwischenzeitlich gereinigt bzw. erneuert wurde. Insbesondere erfolgt kontinuierlich eine kontrollierte Handhabung des Öls, indem dieses bei einer verstopften Filtereinheit wieder in den Vorratsbehälter zurückgefördert wird. Dadurch wird vermieden, dass das Öl unkontrolliert ausläuft und zu Verunreinigungen führt.
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Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 6 ist dem Ende der Heizfläche ein Sammelbehälter für das gereinigte Öl zugeordnet.
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Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, als damit das gereinigte Öl unmittelbar wieder im laufenden Prozess verwendet werden kann. Dies erweist sich in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft.
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Zum einen wird durch die Vorrichtung die Menge des zu entsorgenden Sondermülls reduziert.
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Zum anderen wird durch das Recycling des Öls die Menge des Öls reduziert, das neu in den Prozess eingebracht werden muss.
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Nicht zuletzt wird auch die Gesamtmenge des Öls reduziert, das im Produktionsprozess „umlaufend“ vorhanden ist. Gerade auch im Hinblick auf Umweltgesichtspunkte und auch den Brandschutz erweist sich diese Reduzierung der Menge des insgesamt vorhandenen Öls als vorteilhaft.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist der Heizfläche ein Kondensationselement zugeordnet.
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Vorteilhaft kann damit auch das abgetrennte Wasser separat von dem Öl gesammelt werden und beispielsweise für nachfolgende Reinigungsvorgänge wiederverwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei:
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1: eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung und
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2: eine Draufsicht auf die Heizplatte.
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1 zeigt einen Vorratsbehälter 1, in dem ein in seine Bestandteile zu trennendes Öl-Wasser-Gemisch gelagert wird.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Vorratsbehälter 1 ein Ölabscheider, in dem ein Öl-Wasser-Gemisch gelagert und „vorgetrennt“ wird, das aus einer Waschanlage 2 entnommen ist. In dieser Waschanlage 2 werden Werkstücke mittels Wasser von anhaftendem Prozessöl gereinigt.
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In dem Vorratsbehälter 1 (Ölabscheider) verläuft ein umlaufendes Band 3 eines Bandskimmers 4 mit seinem unteren Teil. Entsprechend der Bewegungsrichtung 5 des Bandes 3 wird eine an dem Band 3 anhaftende Menge des Öl-Wasser-Gemischs aus dem Vorratsbehälter 1 gefördert.
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Es ist eine Abstreifvorrichtung 6 vorhanden, mittels der das anhaftende Gemisch von dem Band 3 abgestreift wird, bevor der entsprechende Teil des Bandes 3 wieder in das Gemisch in dem Vorratsbehälter 1 eintaucht.
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Es hat sich gezeigt, dass sich bei dem abgestreiften Gemisch bereits ein Trennung derart ergeben kann, dass der Ölanteil bei 98% liegt und der Wasseranteil nur noch bei ca. 2%.
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Es ist weiterhin eine Filtereinheit 7 zu sehen, mit der eventuell vorhanden Späne, Zunder, Rußpartikel oder sonstige Bestandteile aus dem Gemisch herausgefiltert werden können.
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Anschließend wird das Gemisch über eine Heizplatte 8 geführt. Genauer gesagt wird das Gemisch in einer Rinne geführt, die auf der Heizplatte 8 verläuft. Die Temperatur der Heizplatte 8 wird in Verbindung mit der Länge der Rinne in der Heizplatte 8 und der Fließgeschwindigkeit des Gemisches vorteilhaft so eingestellt, dass das über die Heizplatte 8 geführte Gemisch vollständig verdampfen würde, wenn dieses aus reinem Wasser bestehen würde.
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Es ist dabei auch möglich, die Abstreifvorrichtung 6 mit Einstellmitteln zu versehen, die den Durchfluss der abgestreiften Menge des Gemisches so begrenzt, dass dieses in Abhängigkeit der genannten Parameter der Heizplatte (Temperatur, Länge der Rinne) vollständig verdampfen würde, wenn es sich um reines Wasser handeln würde.
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Dadurch lässt sich vorteilhaft erreichen, dass das Öl am Ende der Heizplatte 8 (d.h.: am Ende der Rinne) vollständig gereinigt ist. Dieses Öl wird in einem Sammelbehälter 9 aufgefangen und kann in dem laufenden Prozess wiederverwendet werden.
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Der Heizplatte 8 kann auch noch eine Kondensationseinrichtung zugeordnet sein, so dass das verdampfte Wasser aufgefangen wird und ebenfalls wieder im laufenden Prozess verwendet werden kann.
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2 zeigt eine Draufsicht auf die Heizplatte 8. Es ist die mäanderförmig verlaufende Rinne 203 zu sehen. Durch die Mäanderform ist die Länge der Rinne 203 auf der Fläche der Heizplatte 8 wesentlich länger, als wenn diese Rinne 203 lediglich von einem Ende der Heizplatte 8 zum anderen Ende verlaufen würde.
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Das Öl-Wasser-Gemisch wird in der Rinne vom Zuflussbereich 201 zum Abflussbereich 202 gedrängt durch das nachlaufende Öl-Wasser-Gemisch. Durch die sich einstellende Fließgeschwindigkeit und die Länge der Rinne 203 ergibt sich die Verweildauer des Öl-Wasser-Gemischs auf der Heizplatte 8.
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Der Zuflussbereich 201 ist der Anfang der Rinne 203, der Abflussbereich 202 ist das Ende der Rinne 203. Der Sammelbehälter 9 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 wird unter diesen Abflussbereich 202 positioniert.
