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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung und Wiedergewinnung gebrauchter Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe.
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Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Reinigung und Wiedergewinnung gebrauchter Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen.
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Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Tellerzentrifugen und Spinfiltern zur Reinigung und Wiedergewinnung gebrauchter Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe.
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Stand der Technik
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Kühlschmiermittel, ölfreie, wässrige Schmier-, Schneid- und Kühlflüssigkeiten für die Metallbearbeitung oder Zerspanungsflüssigkeiten sind seit langem bekannt. Beispielhaft wird auf die deutsche Patentanmeldung N 6545 IVd/23c, die deutschen Patentschrift Nr.
977492 , die österreichische Patentschrift OE Nr.
313452 , die deutsche Offenlegungsschrift
2351274 , das deutsche Gebrauchsmuster
DE 93 20 995 U1 oder die deutsche Patentschrift
DE 43 34 647 C2 verwiesen. Außerdem sind nicht wassermischbare Kühlschmiermittel wie Schneidöle, insbesondere Öle auf der Basis von Naphthen, Paraffin und anderen Mineralölen bekannt. Traditionell wurde fettes Rüböl verwendet.
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Anlagen zur Reinigung von Kühlschmiermitteln oder Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen aus der Metallbearbeitung von Metallspänen und Metallpartikeln sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 28 57 079 C2 , der deutschen Offenlegungsschrift
DE 39 13 845 A1 , dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 296 21 322 U1 , der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 25 295 A1 , der europäischen Patentanmeldung
EP 1 695 765 A1 oder dem europäischen Patent
EP 1 375 061 B1 bekannt. In der Europäischen Patentanmeldung
EP 0 350 761 A2 wird außerdem ein Trommelseparator für Kühlschmiermittel beschrieben. Die Qualität der gereinigten Kühlschmiermittel oder Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe reicht jedoch für ihre Wiederverwendung für anspruchsvolle Trenn- und Umformaufgaben mit besonders geringen Toleranzen auf hochpräzisen Werkzeugmaschinen nicht aus.
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Ein weiteres Problem ist der Befall von Kühlschmiermitteln mit Mikroorganismen. In der europäischen Patentanmeldung
EP 0 919 606 A2 wird vorgeschlagen, die Kühlschmiermittel mit Crospovidone-lod zu behandeln. In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 16 328 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entkeimung von von Metallspänen befreiten Kühlschmiermitteln in einem UV-Flachbettreaktor beschrieben. Dabei wird dem gereinigten, aber noch nicht entkeimten Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe Wasserstoffperoxid zugesetzt, um die Wirkung zu erhöhen. Der in dieser Weise aufgearbeitete Schmierstoff oder Kühlschmierstoff soll wiederverwendbar sein.
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Tellerzentrifugen, wie sie beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung
WO 93/19853 bekannt sind, werden bekanntermaßen in der chemischen Verfahrenstechnik, der Verfahrenstechnik betreffend die Herstellung von Lebensmitteln, Getränken und Arzneimitteln sowie zu Reinigungs- und Klärzwecken verwendet. Ihre Anwendung im Rahmen der spanenden Bearbeitung von Werkstücken ist nicht bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffe werden in großen Mengen bei der spannenden Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen verbraucht und stellen deshalb einen erheblichen Kostenfaktor dar. Es war daher in hohem Maße wünschenswert, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das die Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchten Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen aller Art in einfacher, kostengünstiger, zuverlässiger und energiesparender Weise gestattete und der komplexen stofflichen Zusammensetzung der Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe Rechnung trug, sodass die Gebrauchsdauer der Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe erheblich verlängert wurde.
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Außerdem war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das die einfache quantitative Abtrennung von Flüssigkeitströpfchen und Micellen und/oder von festen Partikeln allgemein, inklusive Mikroorganismen, aus Flüssigkeiten gestattete.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Demgemäß wurde die Vorrichtung zur Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gefunden, die im Folgenden als „erfindungsgemäße Vorrichtung“ bezeichnet wird. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 1 bis 15 hervor.
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Außerdem wurde das Verfahren zur Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 16 gefunden, da es im Folgenden als „erfindungsgemäßes Verfahren“ bezeichnet wird. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 17 bis 19 hervor.
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Ferner wurde die Verwendung von Tellerzentrifugen und/oder Spinfilter zur Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 20 gefunden, die als „erfindungsgemäße Verwendung“ bezeichnet wird.
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Nicht zuletzt wurde das Verfahren zur Abtrennung von flüssigen und festen Partikeln aus Flüssigkeiten gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 21 gefunden. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 22 bis 24 hervor.
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Vorteile der Erfindung
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Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
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Insbesondere war es überraschend, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren die erfindungsgemäße Verwendung sich für die, Wiederaufarbeitung von Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffen aller Art, wie Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe auf der Basis von Wasser, wässrigen Lösungen, wässrig-organischen Lösungen, wässrig-organischen Emulsionen, nicht oder nur schwer brennbaren organischen Flüssigkeiten und Schneidölen und Lösungen in nicht oder nur schwer brennbaren organischen Flüssigkeiten und Schneidölen, eigneten.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil war, dass die gereinigten, wiedergewonnenen Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe - gegebenenfalls nach der Komplettierung ihrer Bestandteile - im Kreis geführt und mit frischen Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen vermischt und verwendet werden konnten.
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Noch ein weiterer wesentlicher Vorteil war, dass eine Kombination aus zwei Bestandteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorragend dazu geeignet war, Flüssigkeitströpfchen und Micellen, die sich mit Flüssigkeiten nicht molekulardispers mischten, und feste Partikel aus Flüssigkeiten abzutrennen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Reinigung und der Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff.
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Die Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe und insbesondere die gebrauchten Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe sind komplexe stoffliche Gemische.
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Als Basis für die Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe kommen Wasser, wässrige Lösungen, wässrig-organische Lösungen, wässrig-organische Emulsionen, nicht oder nur schwer brennbare organische Flüssigkeiten und Schneidöle und Lösungen in nicht oder nur schwer brennbaren organischen Flüssigkeiten und Schneidölen in Betracht. Beispielhaft wird auf die deutsche Patentanmeldung N 6545 IVd/23c, die deutschen Patentschrift Nr.
977492 , die österreichische Patentschrift OE Nr.
313452 , die deutsche Offenlegungsschrift
2351274 , das deutsche Gebrauchsmuster
DE 93 20 995 U1 oder die deutsche Patentschrift
DE 43 34 647 C2 verwiesen. Außerdem sind Öle auf der Basis von Naphthen, Paraffin und anderen Mineralölen bekannt. Traditionell wurde fettes Rüböl verwendet.
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Diese Basisstoffe können wechselnde Mengen an Verunreinigungen enthalten.
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Bekanntermaßen kann der Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff mindestens einen Zusatzstoff oder Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alterungsschutzstoffen, Antinebelzusätzen, Haftfähigkeitverbesserern, Konservierungsmitteln, EP-Additiven (Extreme-Pressure-Additives), AW-Additiven (Antiwear-Additives), Entschäumern, Bioziden, Bakteriziden, Fungiziden, Desinfektionsreinigern, Stabilisatoren, Emulgatoren, Korrosionsschutzmitteln und Hochdruckzusätzen, enthalten.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Bioziden, Bakteriziden und Fungiziden um Polyoxometallate. Beispiele geeigneter Polyoxometallate gehen aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2016/116259 , Seite 14, Zeile 29, bis Seite 24, Zeile 17, hervor.
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Den Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen können Nachsetzstoffe wie Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffkonzentrate, Wasser, Nachkonservierer, Antinebelzusätze, Härteregulierer, pH-Wert-Regulierer und Systemreiniger zugesetzt werden.
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Die gebrauchten Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe können Reaktionsprodukte wie N-Nitrosamine, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Zersetzungsprodukte von Additiven und Abbauprodukte von Mikroorganismen, Fremdstoffe wie Späne und Metallabrieb, Fremdöle wie zum Beispiel Hydrauliköl, Speisereste, Getränkereste und Kehrschmutz sowie Bakterien und Pilze enthalten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aus mechanisch, thermisch, chemisch und gegen Druck, Korrosion und Abrieb stabilen Materialien wie Metalle und Metalllegierungen wie Stähle, Metallgewebe, Gläser, Keramiken, Hochleistungskunststoffe und/oder Verbundmaterialien aufgebaut.
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Die Mengen der verwendeten Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe kann sehr breit variieren und richtet sich in erster Linie nach der Größe der erfindungsgemäßen Anlage. Vorzugsweise liegen die maximalen Fördermengen für die Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe je nach erfindungsgemäßer Vorrichtung bei 1 L/min bis 100.000 L/min, bevorzugt bei 10 L/min bis 10.000 L/min.
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Ebenso können die Förderdrücke breit variieren. Vorzugsweise liegen die maximalen Förderdrücke je nach erfindungsgemäßer Vorrichtung bei 01 bar bis 500 bar, bevorzugt bei 1,0 bar bis 450 bar und insbesondere 1,5 bar bis 400 bar.
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Des Weiteren können die Förderhöhen der verwendeten Fördervorrichtungen breit variieren. Vorzugsweise liegen die maximalen Förderhöhen je nach erfindungsgemäßer Vorrichtung bei 10 cm bis 500 m.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens eine übliche und bekannte Werkzeugmaschine wie Abkantpressen, Bohrmaschinen, Bohrwerke, Drehmaschinen oder Drehbänke, Fertigungs- oder Bearbeitungszentren, Fräsmaschinen, Langdrehautomaten oder Langdrehmaschinen, Leit- und Zugspindeldrehmaschinen, Portalfräsmaschinen, Rundschleifmaschinen, Sägemaschinen, Schleifmaschinen, Steinschleifmaschinen, Unterflurzugsägen und Zylinderbohrmaschinen oder Bohrbänke.
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Die mindestens eine Werkzeugmaschine umfasst mindestens einen elektronisch, pneumatischen, hydraulisch und/oder mechanisch gesteuerten Motor an mindestens einer Aufhängung, Führung und Steuerung, zum Beispiel in der Art eines Roboterarms, für mindestens ein abtragendes Werkzeug, wie Bohrer, Zerspaner, Werkzeuge für Gegenlauffräsen, Gleichlauffräsen, Planfräsen, Rundfräsen, Schraubfräsen, Wälzfräsen, Profilfräsen und Formfräsen, Schleifer, Drehmeißel zum Plandrehen, Runddrehen, Schraubendrehen, Wälzdrehen, Profildrehen, Formdrehen, Innen- und Außendrehen, Schruppen und Schlichten, Kegeldrehen, Hartdrehen, HSC-Drehen und Fein- und Präzisionsdrehen, Reibahlen. Hartmetallbearbeitungswerkzeuge, Sägebänder, hartmetallbestückte Sägebänder und Trennwerkzeuge sowie die vorstehend genannten Werkzeuge mit Oberflächenveredelung und Obeflächenhärtung wie Beschichtungen aus Diamant, Bornitrid, Siliziumnitrid, Borcarbid, Aluminiumoxid und Oxid-, Oxid-Nitrid-, Oxid-Nitrid-Carbid- und Siliziumcarbid-Keramiken. Die Oberflächen können auch durch Austenisieren, Aufkohlen, Einsatz- und Nitrierhärten, Flammhärten, induktives Härten sowie Laser- und Elektronenstrahlhärten gehärtet sein.
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Die mindestens eine Werkzeugmaschine umfasst des Weiteren mindestens eine mindestens einer Vorrichtung für die Schmierung und/oder die Kühlung des mindestens einen Werkstücks und/oder des mindestens einen abtragenden Werkzeugs, wobei die mindestens eine Vorrichtung aus der Gruppe, bestehend aus Sprühgeräten für die Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe (KSS), Geräten für die Minimalmengenschmierung und/oder die Minimalmengenkühlung, Geräten für die Tröpfchenschmierung und/oder die Tröpfchenkühlung, Geräten für die Nebelschmierung und/oder Nebelkühlung und Geräten für die Filmschmierung und/oder die Filmkühlung, ausgewählt ist. Geräte dieser Art sind üblich und bekannt und im Fachhandel erhältlich und können für die jeweilige Problemstellung ausgewählt werden.
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Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Fördervorrichtung, insbesondere mindestens einen Kompressor, mindestens eine Druckpumpe und/oder mindestens einen Injektor, zur Förderung der Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einem der vorstehen genannten Geräte.
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Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Rohrleitung zur Förderung der Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffs und/oder des gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs von mindestens einem Flüssig-Flüssig-Mischer für den frischen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff und/oder den gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff zu der vorstehend aufgeführten mindestens einen Fördervorrichtung.
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Der frische Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff ist in mindestens einem Vorratsbehälter gelagert und wird über mindestens eine Rohrleitung mithilfe mindestens einer Fördervorrichtung, insbesondere mindestens eines Kompressors, mindestens einer Druckpumpe und/oder mindestens eines Injektors, zu dem mindestens einen Flüssig-Flüssig-Mischer gefördert.
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Im Weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Auffangvorrichtung zum Auffangen und Absaugen des gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs auf. Der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff wird über mindestens eine Rohrleitung mithilfe mindestens einer Fördervorrichtung, insbesondere mit mindestens einer Druckpumpe, mindestens einem Kompressor oder mindestens einem Injektor, und mindestens einer weiteren Rohrleitung zu mindestens einem Vorfilter gefördert.
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Der mindestens eine Vorfilter dient dem Abtrennen von groben Partikeln wie Spänen und Abrieb. Vorzugsweise weist er mindestens eine Sättigungsanzeige auf. Der mindestens eine Vorfilter kann außerdem mit mindestens einem Magnetfilter ausgerüstet sein, um magnetische und/oder magnetisierbare Partikel abzufangen.
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Alternativ zu der vorstehend beschriebenen mindestens einen Auffangvorrichtung kann die mindestens eine Werkzeugmaschine mindestens eine Auffangrinne zum Auffangen und Ableiten des gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens einen vertikal und/oder schräg nach unten verlaufenden Ablaufkanal aufweisen. Der mindestens eine einen vertikal und/oder schräg nach unten verlaufende Ablaufkanal kann innerhalb der mindestens einen Werkzeugmaschine und/oder außerhalb der mindestens einen Werkzeugmaschine verlaufen. An seinem unteren Ende weist der mindestens eine vertikal und/oder schräg nach unten verlaufende Ablaufkanal mindestens einer Ablauföffnung auf, durch die der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff ausgetragen und in mindestens einer Auffangwanne aufgefangen wird. Die mindestens eine Auffangwanne ist mit mindestens einer Absaugvorrichtung, insbesondere mit mindestens einer Eintauchpumpe, zum Absaugen des mit Spänen und Abrieb und anderen feineren Partikeln verschmutzten, gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs ausgerüstet. Der mindestens einen Absaugvorrichtung ist mindestens ein Grobfilter vorgeschaltet, durch das die groben Späne und Abriebteilchen aufgefangen werden.
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Der mindestens einen Absaugvorrichtung schließt sich mindestens eine Rohrleitung mit mindestens einer Fördervorrichtung der vorstehend beschriebenen Art an, durch die der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff zu dem mindestens einen vorstehend beschriebenen Vorfilter gefördert wird.
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In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der gebrauchte, filtrierte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff durch mindestens eine Rohrleitung direkt in mindestens eine Tellerzentrifuge gefördert.
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Tellerzentrifugen und ihre Funktionsweise sind üblich und bekannt. Erfindungsgemäß von Vorteil ist es die Oberflächen der Tellerzentrifugen, die mit dem gebrauchten, filtrierten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff in Berührung kommen, vor dem Gebrauch zu Härten. Die Härtung kann durch Austenisieren, Aufkohlen, Einsatz- und Nitrierhärten, Flammhärten, induktives Härten sowie Laser- und Elektronenstrahlhärten erfolgen. Die Oberflächen können aber auch mit Bornitrid, Siliziumnitrid, Borcarbid, Aluminiumoxid und Oxid-, Oxid-Nitrid-, Oxid-Nitrid-Carbid- und Siliziumcarbid-Keramiken beschichtet werden.
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Mithilfe der mindestens einen Tellerzentrifuge werden insbesondere die Mikro- und Nanopartikel einer mittleren Teilchengröße von 1 nm bis ≤1000 µm, die nicht von dem mindestens einen Vorfilter zurückgehalten werden, abgetrennt. Üblicherweise erfolgt dies mithilfe mindestens einer vorzugsweise automatisierten Ausleitung der Partikel in mindestens einen Feststoffauffangbehälter.
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Tellerzentrifugen mit unterschiedlichen Fördermengen und Trennwirkungen sind ebenfalls üblich und bekannt und im Fachhandel erhältlich. Die für die jeweiligen Problemstellungen optimalen Tellerzentrifugen stehen daher zur Verfügung.
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In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der gebrauchte, filtrierte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff durch mindestens eine Rohrleitung direkt in mindestens einen Spinfilter oder in mindestens eine Spinfilterbatterie aus fluidmässig miteinander verbundenen Spinfiltern gefördert. Die Spinfilter sind vorzugsweise aus den vorstehend beschriebenen erhalten, kratzfesten Materialien aufgebaut, die nicht durch die in den gebrauchten Schmierstoffen und/oder Schmierstoffen enthaltenen abrasiven Partikeln beschädigt werden, und habe einen kreisrunden Querschnitt. Die Spinfilter umfassen jeweils mindestens einen Einlass für die gebrauchten Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe, die vorzugsweise tangential in den Raum zwischen der Filteraußenwand und dem Filter eingedüst werden, sodass ein rotierender Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff- Strom entsteht. Der Filter in der Form eines Filterrohrs besitzt Poren einer einheitlichen Porenweite, die zwischen 0,5 nm und 50 nm liegt. Vorzugsweise ist er aus einer üblichen bekannten harten, kratzfesten Keramik aufgebaut, die gegebenenfalls durch ein Netz aus metallmechanisch gestützt wird. Das Filterrohr lässt die flüssige Phase durch die Filterrohrwand hindurchtreten und hält die festen Mikro- und/oder Nanopartikel zurück. U.U. bildet sich auch ein Belag dieser festen Partikel auf der Außenseite des Filterrohrs. Der partikelfreie Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff strömt im Inneren des Filterrohrs zu einer vorzugsweise im Boden oder am Boden angeordneten Auslassöffnung wird von da aus durch mindestens ein Rohr ausgeleitet. Zur Abtrennung der festen Partikel wird die Zuleitung des gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs gestoppt, und die Spinfilter werden rückgespült, wodurch die festen Partikel aus den Spinfiltern gespült, in einer Auffang- und Sammelvorrichtung aufgefangen und entsorgt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der gebrauchte, im Vorfilter gefilterte Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Gesamtstrom in mindestens eine Akustophoresevorrichtung oder Akustoaggregationsvorrichtung, wie sie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung
WO 2017/153038 A2 , Seite 26, Zeile 5, bis Seite 41, Zeile 11, in Verbindung mit den
1 (a) bis
6 beschrieben wird, eingeleitet. In der mindestens einen Akustophoresevorrichtung oder Akustoaggregationsvorrichtung werden insbesondere Nanopartikel einer mittleren Teilchengröße von 1 nm bis <1000 nm in den Schwingungsknoten der stehenden Ultraschallfelder konzentriert, agglomeriert und/oder aggregiert und in mindestens einem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff-Teilstrom durch mindestens eine Rohrleitung ausgeleitet. Der mindestens eine Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff-Teilstrom macht vorzugsweise 1,0 Vol.-% bis 30 Vol.-% des mindestens einen Gesamtstroms an gebrauchtem, filtriertem Schmierstoff -und/oder Kühlschmierstoffstrom aus. Der mindestens eine Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Teilstrom wird durch die mindestens eine Rohrleitung in mindestens eine Tellerzentrifuge der vorstehend beschriebenen Art geleitet, worin die festen und/oder flüssigen Partikel abgetrennt, und aus einem Austrag in einen Auffangbehälter oder ausgetragen werden. Der in der mindestens einen Tellerzentrifuge gereinigte, gebrauchte Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Teilstrom wird durch mindestens eine Rohrleitung in das mindestens eine Ausleitungsrohr für den mindestens einen Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Hauptstrom zurückgeleitet.
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Wenn aus dem gebrauchten, im Vorfilter gefilterten Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Strom keine flüssigen Partikel entfernt werden müssen, kann anstelle oder zusätzlich zu der mindestens einen Tellerzentrifuge mindestens ein Spinfilter oder mindestens eine Spinfilterbatterie verwendet werden.
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Der mindestens eine solchermaßen gereinigte, gebrauchte Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Gesamtstrom kann im weiteren Verlauf in mindestens eine weitere Tellerzentrifuge und/oder mindestens einen weiteren Spinfiltern geleitet werden.
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Den Tellerzentrifugen und/oder Spinfiltern kann aber auch bei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch Akustophoresevorrichtungen nachgeschaltet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der mindestens eine gebrauchte, zentrifugierte Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Gesamtstrom durch mindestens eine Rohrleitung in mindestens einen UV-Reaktor geleitet, worin der mindestens eine Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Gesamtstrom zum Abtöten von darin enthaltenen Mikroorganismen mit mikrobiozider UV-Strahlung mindestens eines UV-Strahlers bestrahlt wird. Bei dem mindestens einen UV-Reaktor kann es sich um mindestens einen Flachbettreaktor oder um mindestens einen Fallfilmreaktor handeln, worin der mindestens eine UV-Strahler im Zentrum des mindestens einen Fallrohrs angeordnet ist.
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Der solchermaßen gereinigte, wiedergewonnene Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff wird durch mindestens eine Rohrleitung in mindestens einen Sammelbehälter geleitet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des mindestens einen Sammelbehälters umfasst dieser mindestens ein Agitationsmittel, das vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Vibramax-Schüttlern, Ultraschallbädern, Ultraschalllanzen und mechanischen Rührern, und aus der Gruppe, bestehend aus in mindestens einem Nebenkreis des Sammelbehälters befindlichen Inline-Dissolvern, Inline-Dispergierern, Einwellenzwangsmischern, Doppelwellemischern, Planeten-Gegenstrommischern, Gleichlaufzwangsmischern und Microfluidizern, ausgewählt ist.
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Durch die Agitationsmittel können gegebenenfalls gespaltene Schmierstoffe und/oder Kühlschmierstoffe wieder homogenisiert werden.
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Der mindestens eine Sammelbehälter weist vorzugsweise in seinem Boden mindestens einen Auslauf für den gereinigten, wiedergewonnenen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff auf. Die Menge des durch mindestens eine Rohrleitung abgelassene mindestens eine Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Strom wird mithilfe mindestens eines von einem Aktuator gesteuerten Durchflussventils reguliert.
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Der mindestens eine abgelassene Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Strom wird durch mindestens eine weitere Rohrleitung mithilfe mindestens einer Fördervorrichtung der vorstehend beschriebenen Art in den mindestens einen Flüssig-Flüssig-Mischer geleitet, worin er gegebenenfalls mit frischem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff vermischt wird. Dadurch wird der Kreislauf des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs geschlossen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die mindestens eine weitere Rohrleitung noch mindestens einen Filter, der vorzugsweise eine Sättigungsanzeige aufweist und als Polizeifilter dient, aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem mindestens einen Sammelbehälter mindestens ein physikalisch chemisches Messgerät zur Bestimmung der Dichte und/oder der chemischen Zusammensetzung des gefilterten und zentrifugierten oder des gefilterten, zentrifugierten und mit UV-Strahlung bestrahlten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs vorgeschaltet.
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Das mindestens eine Messgerät kann die ermittelten Messwerte über mindestens eine Input-Signalleitung oder drahtlos zu mindestens einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage senden, worin sie nach ihrem Empfang in Steuersignale umgewandelt werden.
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Die Steuersignale können über mindestens eine Output-Signalleitung oder drahtlos an mindestens eine elektronisch gesteuerte Fördervorrichtung für die Förderung mindestens eines flüssigen Bestandteils des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs aus mindestens einem Vorratsbehälter in den mindestens einen Sammelbehälter gesendet werden.
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Außerdem können die Steuersignale über mindestens eine weitere Output-Signalleitung oder drahtlos an mindestens ein elektronisch gesteuertes Pulverdosiergerät für die Förderung mindestens eines pulverförmigen Bestandteils des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs aus mindestens einem entsprechenden Vorratsbehälter in den mindestens einen Sammelbehälter gesendet werden.
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In dieser Weise kann der Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff, der sich in dem mindestens einen Sammelbehälter befindet, im Bedarfsfall komplettiert werden.
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Die mindestens eine, insbesondere eine, elektronische Datenverarbeitungsanlage wird vorteilhafterweise zur zentralen Steuerung der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
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Mindestens eine der vorstehend beschriebenen Akustophoresevorrichtungen oder Akustoaggregationsvorrichtungen und mindestens eine der vorstehend beschriebenen Tellerzentrifugen und/oder mindestens einer der vorstehend beschriebenen Spinfiltern können zu mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung von flüssigen und/oder festen Partikeln aus Flüssigkeiten kombiniert werden. Die mindestens eine resultierende Vorrichtung umfasst
- - mindestens eine Akustophoresevorrichtung oder Akustoaggregationsvorrichtung zum Konzentrieren, Agglomerieren und/oder Aggregieren von flüssigen und/oder festen Partikeln in einer Flüssigkeit mithilfe stehender Ultraschallwellen,
- - mindestens eine Rohrleitung zum Ausleiten der konzentrierten, agglomerierten und/oder aggregierten flüssigen und/oder festen Partikel in mindestens einem Flüssigkeitsteilstrom in mindestens eine Tellerzentrifuge und/oder in mindestens einen Spinfiltern zum Abtrennen und Austragen der flüssigen und/oder festen Partikel durch einen Austrag in einen Auffangbehälter oder mittels Rückspülung zu einem Auffang- und Sammelbehälter sowie
- - mindestens eine Rohrleitung zum Zurückleiten mindestens eines gereinigten Flüssigkeitsrückstroms in mindestens ein Ausleitungsrohr für den mindestens einen gereinigten Flüssigkeitshauptstrom.
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Vorzugsweise macht der Flüssigkeitsteilstrom 1,0 Vol.-% bis 30 Vol.-% des gesamten Flüssigkeitsstroms aus.
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Bei den bei den flüssigen und festen Partikeln handelt es sich um Flüssigkeitströpfchen oder Micellen, die in der Flüssigkeit nicht molekulardispers löslich sind, und um organische, anorganische und metallorganische Nanopartikel, Mikropartikel und Makropartikel.
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Bei der Flüssigkeit handelt es sich um organische und anorganische Lösemittel oder vorzugsweise homogene Lösemittelgemische.
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Die flüssigen und/oder festen Partikel können Schmutzteilchen sein, von denen die Flüssigkeit gereinigt werden muss, oder sie können Wertprodukte sein, die aus einem flüssigen Reaktionsmediums isoliert werden sollen.
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Darüber hinaus umfassen die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen Peripherien zur elektronischen, hydraulischen, pneumatischen und mechanischen Steuerung und zur Regelung und Messung der physikalischen und chemischen Parameter bei der Durchführung des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Peripherie umfasst elektronische Datenverarbeitungsanlagen, elektrische, mechanische, hydraulische und pneumatische Aktuatoren sowie Druck-, Temperatur- und Durchflussmessgeräte und Sensoren für chemische Verbindungen.
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Vorzugsweise dient die erfindungsgemäße Vorrichtung der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
- (A) Abtragendes Trennen und/oder Umformen mindestens eines Werkstücks auf mindestens einer Werkzeugmaschine mit mindestens einem von mindestens einem Motor angetriebenen abtragenden Werkzeug, das in abtragendem Kontakt mit dem mindestens einen Werkstück steht, wobei der mindestens eine Motors mindestens eine Aufhängung und Steuerung aufweist, unter fortgesetztem Schmieren und/oder Kühlen des mindestens einen Werkstücks und/oder des mindestens einen Werkzeugs mit mindestens einem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff, der oder die mithilfe mindestens einer Vorrichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sprühgeräten, Geräten für die Minimalmengenschmierung und/oder die Minimalmengenkühlung, Geräten für die Tröpfchenschmierung und/oder die Tröpfchenkühlung, Geräten für die Nebelschmierung und/oder Nebelkühlung und Geräten für die Filmschmierung und/oder die Filmkühlung, appliziert wird oder werden,
- (B) Förderung des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens eine Rohrleitung zu der mindestens einen Vorrichtung mit mindestens einer Fördervorrichtung,
- (C) Förderung des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs und/oder des gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens eine Rohrleitung von mindestens einem Flüssig-Flüssig-Mischer für und/oder zu der mindestens einen Fördervorrichtung,
- (D) Auffangen und Abtransportieren des gebrauchten, mit Partikeln verschmutzten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs
- (d1) mit mindestens einer Absaugvorrichtung durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einem Vorfilter mithilfe mindestens einer Fördervorrichtung und/oder
- (d2) mit mindestens einer Auffangrinne, mindestens einem Ablaufkanal mit mindestens einer Auslassöffnung, mindestens einer Auffangwanne und mindestens einer Absaugvorrichtung mit Grobfilter durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einem Vorfilter mithilfe mindestens einer Eintauchpumpe,
- (E) Transport des gefilterten, gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs von dem mindestens einen Vorfilter
- (e1) durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einer Tellerzentrifuge und/oder zu mindestens einem Spinfilter und Abtrennung der in dem mindestens einen Vorfilter nicht abtrennbaren Partikel und deren Ausleitung aus der mindestens einen Tellerzentrifuge durch mindestens eine Ausleitung zu einem Feststoffauffangbehälter und/oder deren Ausspülung aus dem mindestens einen Spinfilter durch Rückspülung und/oder
- (e2) durch mindestens eine Akustophoresevorrichtung, Konzentrieren und Ausleiten der Partikel in mindestens einem Teilstrom des gefilterten, gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einer Tellerzentrifuge zum Abtrennen und Austragen der Partikel über einen Feststoffaustrag in einen Feststoffauffangbehälter, Zurückleiten mindestens eines KSSR-Teilstroms durch mindestens eine Rohrleitung in das mindestens eine Ausleitungsrohr für den mindestens einen KSSR-Hauptstrom und/oder
- (e3) durch mindestens eine Akustophoresevorrichtung, Konzentrieren und Ausleiten der Partikel in mindestens einem Teilstrom des gefilterten, gebrauchten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einem Spinfilter, Zurückleiten mindestens eines Teilstroms durch mindestens eine Rohrleitung in das mindestens eine Ausleitungsrohr für den mindestens einen Hauptstrom und Ausspülen der angesammelten Partikel aus dem mindestens einen Spinfilter durch Rückspülung,
- (F) Transport des gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs durch mindestens eine Rohrleitung zu mindestens einem Sammelbehälter mit mindestens einem Auslauf für den gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff und mit mindestens einem mithilfe eines Aktuators gesteuerten Durchflussventils,
- (G) Transport gereinigten und wiedergewonnenen Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs mithilfe mindestens einer Fördervorrichtung durch mindestens eine Rohrleitung zu dem mindestens einen Flüssig-Flüssig-Mischer sowie
- (H) Förderung von (KSS) aus dem mindestens einem Vorratsbehälter (1) für den Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff (KSS) durch mindestens eine Rohrleitung mit mindestens einer Fördervorrichtung zu dem mindestens einen Flüssig-Flüssig-Mischer, wodurch der Kreislauf
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„Frischer, gebrauchter, gereinigter und wiedergewonnener Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff“
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geschlossen wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden anhand der 1 bis 4 erläutert. Die 1 bis 4 sind schematische Darstellungen, die der Veranschaulichung der Funktionen und Abläufe dient. Sie sind daher nicht maßstabsgetreu. Es zeigen
- 1 das Fließschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V mit den wesentlichen funktionellen Bestandteilen im Längsschnitt,
- 2 das Fließschema eines Ausschnitts aus einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V mit der Werkzeugmaschine 3 als einer der wesentlichen Bestandteile im Längsschnitt;
- 3 die Draufsicht auf einen Längsschnitt durch die Akustophoresevorrichtung 5 mit einer Tellerzentrifuge 5.2 im Seitenkreis und
- 4 die Draufsicht auf einen Längsschnitt durch einen Spinfilter 14 im Seitenkreis.
-
In den 1 bis 3 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
- KSS
- Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff
- KSSG
- Gebrauchter Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff
- KSSR
- Gereinigter und wiedergewonnener Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- M
- Motor
- R
- Rückspülung des Spinfilters 14
- UR
- Ultraschallrohr
- UV
- UV-Strahler
- V
- Vorrichtung zur Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- 1
- Vorratsbehälter für den Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSS
- 1.1
- Rohrleitung zum Kompressor 1.2
- 1.2
- Kompressor
- 1.3
- Rohrleitung zum Flüssig-Flüssig-Mischer 2
- 2
- Flüssig-Flüssig-Mischer
- 2.1
- Rohrleitung vom Flüssig-Flüssig-Mischer 2 zum Kompressor 2.2
- 2.1.1
- Ringförmige Rohrleitung
- 2.2
- Kompressor
- 2.3
- Vorrichtung für die Schmierung und/oder die Kühlung des Werkstücks 3.1 und/oder des abtragenden Werkzeugs 3.4
- 2.3.1
- Sprühdüse
- 2.4
- Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff-Versprühung
- 2.5
- Absaugvorrichtung für den gebrauchten gesprühten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- 2.6
- Rohrleitung von der Absaugvorrichtung 2.5 zu der Hochdruck-Förderpumpe 2.7 mit der Rohrleitung zu dem Filter mit Sättigungsanzeige 4; Rohrleitung von der Flüssigkeitsabsaugung 3.11 zu der Hochdruck-Förderpumpe 2.7
- 2.7
- Hochdruck-Förderpumpe 2.7 mit der Rohrleitung zu dem Filter 4 mit Sättigungsanzeige
- 3
- Werkzeugmaschine
- 3.1
- Werkstück
- 3.2
- Spannfutter
- 3.3
- Aufhängung und Führung des Motors M
- 3.4
- Abtragendes Werkzeug
- 3.4.1
- Spannfutter für das abtragende Werkzeug 3.4
- 3.5
- Auffangrinne für den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- 3.6
- Ablaufkanal für den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- 3.7
- Auslassöffnung
- 3.8
- Auffangwanne für den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG
- 3.9
- Standfuß
- 3.10
- Grobteile, Späne, Abrieb
- 3.11
- Absaugvorrichtung für den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG; Eintauchpumpe
- 3.12
- Grobfilter, Magnetfilter
- 4
- Vorfilter mit Sättigungsanzeige und Rohrleitung zur Akustophoresevorrichtung 5
- 5
- Akustophoresevorrichtung
- 5.1
- Rohrleitung zum Ausleiten des vom KSSR-Hauptstrom 5.9.1 abgetrennten Nano- und Mikropartikel 5.6 enthaltenden KSSG-Stroms 5.6.1 und Einleiten des Stroms 5.6.1 in die Tellerzentrifuge 5.2 oder den Spinfilter 14
- 5.2
- Tellerzentrifuge
- 5.3
- Rohrleitung für die Rückleitung des KSSR-Nebenstroms 5.3.1 von der Tellerzentrifuge 5.2 und/oder den Spinfilter 14 in den KSSR-Hauptstrom 5.9.1
- 5.3.1
- KSSR-Nebenstrom
- 5.4
- Feststoffaustrag, Austrag für feste und/oder flüssige Partikel allgemein
- 5.5
- Feststoffauffangbehälter, Auffangbehälter für feste und/oder flüssige Partikel allgemein
- 5.6
- Abgetrennte Mikro- und Nanopartikel; abgetrennte feste und/oder flüssige Partikel allgemein
- 5.6.1
- Nano- und Mikropartikel 5.6 enthaltender KSSG-Strom
- 5.7.1
- Ultraschallsender
- 5.7.2
- Ultraschallsender oder Reflektor
- 5.8
- Stehende Ultraschallwelle
- 5.8.1
- Wellenknoten
- 5.8.2
- Wellenbauch
- 5.9
- Ausleitungsrohr für den KSSR-Hauptstrom 5.9.1
- 6
- Tellerzentrifuge
- 6.1
- Rohrleitung für die Zuleitung des KSSR-Hauptstroms aus der Akustophoresevorrichtung 5
- 6.2
- Rohrleitung für die Ausleitung des KSSR-Hauptstroms aus der Tellerzentrifuge 6; 5.2 oder aus dem Spinfilter 14
- 6.3
- Feststoffaustrag
- 6.4
- Feststoffauffangbehälter
- 6.5
- Abgetrennter Feststoff
- 7
- UV-Flachbettreaktor, UV-Fallfilmreaktor mit Rohrleitung zu den Messgerät 8
- 8
- Elektromagnetisches, magnetisches, spektroskopisches, akustisches und optisches elektronisches Messgerät zur Messung der Dichte und der stofflichen Zusammensetzung des gebrauchten, filtrierten und zentrifugierten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffs KSSR
- 8.1
- Rohrleitung von dem Messgerät 8 zu dem Sammelbehälter 9
- 8.2
- Input-Signalleitung
- 9
- Sammelbehälter für den wiedergewonnenen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR
- 9.1
- Mischaggregat
- 9.2
- Auslassöffnung
- 9.3
- Rohrleitung zum elektronisch gesteuerten Durchflussventil 9.4
- 9.4
- Elektronisch gesteuertes Durchflussventil 9.4 mit der Rohrleitung zu dem Filter 9.5
- 9.5
- Filter mit Sättigungsanzeige und mit der Rohrleitung zu der Förderpumpe 9.6
- 9.6
- Förderpumpe mit der Rohrleitung zu dem Flüssig-Flüssig-Mischer 2
- 10
- Elektronisches Datenverarbeitungs- und Steuergerät
- 10.1
- Output-Signalleitung zu der elektronisch gesteuerten Zellenradschleuse 11.1
- 10.2
- Output-Signalleitung zu der elektronisch gesteuerten Dosierpumpe 12.1
- 10.3
- Output-Signalleitung zu der elektronisch gesteuerten Dosierpumpe 13.1
- 11
- Vorratsbehälter für pulverförmige Bestandteile des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSS mit Rohrleitung zur Zellenradschleuse 11.1
- 11.1
- Elektronisch gesteuerte Zellenradschleuse
- 11.2
- Rohrleitung zu dem Sammelbehälter 9
- 12
- Vorratsbehälter für flüssige Bestandteile des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSS mit Rohrleitung zur Dosierpumpe 12.1
- 12.1
- Elektronisch gesteuerte Dosierpumpe
- 12.2
- Rohrleitung zu dem Sammelbehälter 9
- 13
- Vorratsbehälter für flüssige Bestandteile des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSS mit Rohrleitung zur Dosierpumpe 13.1
- 13.1
- Elektronisch gesteuerte Dosierpumpe
- 13.2
- Rohrleitung zu dem Sammelbehälter 9
- 14
- Spinfilter
- 14.1
- Filter
- 14.2
- Mikro- und/oder Nanopartikel 14.3 enthaltender KSSG-Strom 5.6.1
- 14.2.1
- Rotierender KSSG-Strom 5.6.1; 14.2
- 14.2.2
- Tangentiale Eindüsung des KSSG-Stroms 5.6.1; 14.2
- 14.2.3
- Flüssigkeitsoberfläche
- 14.3
- Mikro- und/oder Nanopartikel
- 14.3.1
- Am Filter 14.1 antihaftende Mikro- und/oder Nanopartikel
- 14.4
- Gefilterter, zurückgewonnener KSSR-Strom
- 14.4.1
- Durch den Filter 14.1 durchtretender KSSR-Strom
- 14.4.2
- Strömungsrichtung des gefilterten, zurückgewonnenen KSSR-Stroms
- 14.4.3
- Auslassöffnung
- 14.5
- Elektronisch gesteuerter Dreiwegehahn zwischen der Akustophoresevorrichtung 5 und der tangentialen Eindüsung 14.2.2
- 14.6
- Elektronisch gesteuerter Dreiwegehahn nach der Auslassöffnung 14.4.3 in der Rohrleitung 5.3
- 14.7
- Boden des Spinfilters 14
- 14.8
- Umlaufender Flansch
- 14.9
- Glockenförmige obere Abdichtung und Halterung des Filters 14.1
- 14.10
- Flexibles Anpressstück
- 14.11
- Glockenförmige obere Außenwand des Spinfilters 14
-
Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Figur 1
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Die Bestandteile der Vorrichtung V zur Reinigung und Wiedergewinnung von gebrauchtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG, die dem frischen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSS, den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG und dem gereinigten wiedergewonnenen Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR in Berührung kamen, waren überwiegend aus Edelstahl aufgebaut. Der UV-Flachbettreaktor 7 wies dagegen eine UV-durchlässige Front auf. Die maximalen Fördermengen für die Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoffe KSSR, KSSG und KSSR lagen bei 200 L/min. Die maximalen Förderdrücke betrugen 30 bar. Die maximalen Förderhöhen der verwendeten Fördervorrichtungen lagen bei 50 m.
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Frischer Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSS wurde aus der dem Vorratsbehälter 1 durch die Rohrleitung 1.1 zu einem Kompressor 1.2 und von dort über die Rohrleitung 1.3 in den Flüssig-Flüssig-Mischer 2 gepumpt. In dem Flüssig-Flüssig-Mischer 2 wurde der frische Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSS mit wiedergewonnenem, gereinigtem Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR vermischt. Die Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoffmischung KSS/KSSR wurde durch die Rohrleitung 2.1 mithilfe der Hochdruckpumpe 2.2 zu der Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Versprühung 2.3 gepumpt. Diese wies mehrere Düsen auf, aus denen die Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoffmischung KSS/KSSR mit hoher Geschwindigkeit austrat und auf das mit einem Spannfutter 3.2 auf der Werkzeugmaschine 3 befestigte Werkstück 3.1 aus Buntmetall und auf das abtragende Werkzeug 3.4 auftraf. Das abtragende Werkzeug 3.4 war eine von einem von einem an einer elektronisch gesteuerten Aufhängung und Führung 3.3 befestigten Elektromotor M angetriebene Fräse 3.4.
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Der versprühte gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG wurde von einer glockenförmigen Absaugvorrichtung 2.5 aufgefangen und über die Rohrleitung 2.6 mit der Hochdruckpumpe 2.7 abgesaugt und durch den Vorfilter 4 mit Sättigungsanzeige in die Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5 gefördert. In der Beschreibung der 3 werden der Aufbau und die Funktion der Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5 näher erläutert.
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In der Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5 wurden die Nanopartikel und Mikropartikel 5.6 (vgl. 3), die der Vorfilter 4 nicht hatte abgefangen können, in einem stehenden Ultraschallfeld, das von stehenden Ultraschallwellen 5.8 gebildet wurde, konzentriert, aggregiert und/oder agglomeriert und durch die Rohrleitung 5.1 in einem KSSG-Teilstrom 5.6.1 ausgeleitet (vgl. im Weiteren 3). Der Hauptstrom der gefilterten und durch die Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5 gereinigte, gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG wurde durch die Rohrleitung 6.1 in die Tellerzentrifuge 6 geleitet, worin restliche Feststoffpartikel 6.5 abgetrennt und durch den Feststoffaustrag 6.3 in den Feststoffauffangbehälter ausgetragen wurden.
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Der solchermaßen weiter gereinigte, gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG wurde durch die Rohrleitung 6.2 zu dem UV-Flachbettreaktor 7 gepumpt und darin mit mikrobiozider UV-Strahlung von UV-Strahlern UV bestrahlt, um Mikroorganismen abzutöten. Danach wurde der gereinigte, wiedergewonnene Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR durch ein elektromagnetisches, magnetisches, spektroskopisches, akustisches und optisches elektronisches Kombi-Messgerät 8 zur Bestimmung der Dichte und der stofflichen Zusammensetzung des gereinigten Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSSR und von da aus in den Sammelbehälter 9 geleitet. Im Sammelbehälter 9 wurde der gereinigte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR mithilfe einer Ultraschalllanze 9.1 homogenisiert, wenn er sich zuvor gespalten hatte.
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Das Kombi-Messgerät 8 leitete die Messwerte über die Input-Signalleitung 8.2 zu dem elektronischen Datenverarbeitungs- und Steuergerät 10, worin die Messwerte zu Steuersignalen verarbeitet wurden. Die Steuersignale wurden im Bedarfsfall über die Output-Signalleitung 10.1 an die elektronisch gesteuerte Zellenradschleuse 11.1 gesendet, um pulverförmige Bestandteile des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSSR aus dem Vorratsbehälter 11 durch die Rohrleitung 11.2 in den Sammelbehälter 9 zu dosieren. In gleicher Weise wurden im Bedarfsfall Steuersignale über die Output-Signalleitungen 10.2; 10.3 an die elektronisch gesteuerten Dosierpumpen 12.1; 13.1 gesendet, um flüssige Bestandteile des Schmierstoffs und/oder Kühlschmierstoffs KSSR durch die Rohrleitungen 12.2; 13.2 in den Sammelbehälter 9 zu dosieren.
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Der gereinigte, wiedergewonnene, gegebenenfalls komplettierte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR wurde durch die Auslassöffnung 9.2 und die Rohrleitung 9.3 zu dem elektronisch gesteuerten Durchflussventil 9.4 mit Aktuator geleitet. Die elektronisch geregelte Menge an Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSR wurde von einer Hochdruckpumpe 9.6 durch einen Polizeifilter 9.5 mit Sättigungsanzeige durch die Rohrleitung 9.3 angesaugt und in den Flüssig-Flüssig-Mischer gepumpt, wodurch der Kreislauf KSS/KSSG/KSSR nahezu verlustfrei geschlossen wurde.
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Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der 1 und des damit durchgeführten erfindungsgemäßen Verfahrens konnten der Verbrauch an frischem Kühlschmiermittel KSS signifikant gesenkt werden, was wirtschaftlich und ökologisch von großem Vorteil war.
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Figur 2
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Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V der 2 entsprach der erfindungsgemäßen Vorrichtung V der 1 nur, dass die Sprühvorrichtung für den Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSS oder das Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff-Gemisch KSS/KSSR der Werkzeugmaschine 3 aus einer Sprühvorrichtung 2.3 aus sechs Sprühdüsen 2.3.1 schräg nach unten auf das von einem Spannfutter 3.4.1 gehaltene abtragende Werkzeug 3.4 und das von einem Spannfutter 3.2.1 gehaltene Werkstück 3.2 gesprüht wurde. Die sechs Sprühdüsen 2.3.1 waren auf der ringförmigen Rohrleitung 2.1.1, die von der Rohrleitung 2.1 und dem Kompressor 2.2 gespeist wurde und das Spannfutter 3.4.1 konzentrisch umgab, symmetrisch angeordnet.
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Die Schmierstoff- und/oder Kühlschmierstoff-Versprühung 2.4; KSS umspülte das abtragende Werkzeug 3.4 und das Werkstück 3.1 und floss als gebrauchter Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG nach unten in eine die vorstehende Anordnung konzentrisch umgebende Auffangrinne 3.5 für den gebrauchten Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG auf der Oberseite der Werkzeugmaschine 3. Der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG floss durch Ablaufkanäle 3.6 nach unten und trat aus den Auslassöffnungen 3.7 in die Auffangwanne 3.8 aus, worin er gesammelt wurde. Die Werkzeugmaschine 3 war auf Standfüßen 3.9 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche in der Auffangwanne 3.8 gelagert. Der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG enthielt Grobteile, Späne und Abrieb 3.10.
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Der gebrauchte Schmierstoff und/oder Kühlschmierstoff KSSG wurde durch einen Magnet- und Grobfilter 3.12 und eine Absaugvorrichtung (verwendet wurde eine Eintauchpumpe) abgesaugt und mithilfe der Hochdruckpumpe 2.7 in die weiteren Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung befördert.
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Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V wurden dieselben Vorteile wie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung V gemäß der 1 erzielt.
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Figur 3
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtrennung von festen und/oder flüssigen Partikeln 5.6 aus Flüssigkeiten allgemein, wie zum Beispiel Nanopartikel, Mikropartikel und Makropartikel 5.6 in gebrauchten Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen KSSG, umfasste die Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5. Die Partikel 5.6 enthaltenden Flüssigkeiten wurden durch die Rohrleitung 2.6 und den Vorfilter 4 mit Sättigungsanzeige in das geradlinige Ultraschallrohr UR der Akustophoresevorrichtung oder Akustoappgregationsvorrichtung 5 gepumpt. In die Wand des Ultraschallrohrs UR waren sechszehn Ultraschallsender 5.7.1; 5.7.2, die auch als Reflektoren fungierten, in vier Gruppen aus jeweils vier einander kreuzförmig gegenüberliegenden Ultraschallsendern 5.7.1; 5.7.2/5.7.1; 5.7.2 angeordnet. Dadurch resultierten stehende Ultraschallwellen 5.8 mit Wellenknoten 5.8.1 und Wellenbäuchen 5.8.2. Die Partikel 5.6 in den fließenden Flüssigkeiten wurden in den Wellenknoten 5.8.1 konzentriert, agglomeriert und/oder aggregiert und durch eine Rohrleitung 5.1 in einem Teilstrom 5.6.1 aus dem partikelfreien Hauptstrom 5.9.1 in eine Tellerzentrifuge 5.2 geleitet. Der Teilstrom 5.6.1 machte 10 Vol.-% des Gesamtstroms = Teilstrom 5.6.1 + Hauptstrom 5.9.1 aus. In der Tellerzentrifuge 5.2 wurden die Partikel 5.6 durch den automatischen Austrag 5.4 ausgetragen und in dem Auffangbehälter 5.5 aufgefangen.
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Der gereinigte Flüssigkeitsrückstroms 5.3.1 wurde durch die Rohrleitung 5.3 in den gereinigten Flüssigkeitshauptstrom 5.9.1 in dem unter einem Winkel >120° mit dem Ultraschallrohr UR fluidmäßig verbundenen Ausleitungsrohr 5.9 geleitet. Der resultierende gereinigte Gesamtstrom konnte im Bedarfsfall durch die Rohrleitungen 6.1 oder 6.2 zu den weiteren funktionellen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der 1 geleitet werden.
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Der ganz wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung flüssiger und/oder fester Partikel aus Flüssigkeiten lag in ihrer außerordentlich breiten Anwendbarkeit und in ihrem hervorragenden Wirkungsgrad.
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Figur 4
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der 4 zur Abtrennung fester Partikel 5.6.1; 14.3 aus Flüssigkeiten allgemein, wie zum Beispiel Nanopartikel, Mikropartikel und Makropartikel 5.6, 14.3 in gebrauchten Schmierstoffen und/oder Kühlschmierstoffen KSSG, wurde die Akustophoresevorrichtung oder Akustoaggregationsvorrichtung 5 gemäß der 3 verwendet.
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Der rohrförmige Spinfilter 14 war aus gehärteten, kratzfesten Materialien aufgebaut. Wies einen horizontalen Boden 14.7 und eine glockenförmige obere Abdichtung und Halterung 14.9 mit einem umlaufenden Flansch 14.8 für den Filter 14.1 auf. Mit dem Flansch 14.8 war auch die glockenförmige obere Außenwand 14.11 des Spinfilters 14 befestigt. Zwischen der glockenförmigen oberen Außenwand 14.11 und der oberen Abdichtung und Halterung 14.9 befand sich ein flexibles Anpressstück 14.10.
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Aus der Akustophorese oder Akustoaggregationsvorrichtung wurde der abgetrennte, Nanopartikel und/oder Mikropartikel 5.6 enthaltende Flüssigkeitsnebenstrom 14.2 durch die Rohrleitung 5.1 zur tangentialen Eindüsung 14.2.2 in den Spinfilter 14 geleitet, sodass sich darin ein rotierender Flüssigkeitsstrom 14.2.1 mit einer Flüssigkeitsoberfläche 14.2.3 um den rohrförmigen Filter 14.1 aus Keramik mit Poren einer einheitlichen Porenweite von 1 nm bildete. Die Mikro- und/oder Nanopartikel 14.3 wurden durch den Filter 14.1 zurückgehalten und bildeten gegebenenfalls auf dessen Oberfläche eine Schicht aus anhaftenden Partikeln 14.3.1. Der Flüssigkeitsstrom 14.4.1 konnte durch die Keramik hindurchtreten und bildete im Inneren des Filterrohrs 14.1 einen gefilterten, zurückgewonnenen Flüssigkeitsstrom, der in der Strömungsrichtung 14.4.2 zur Auslassöffnung 14.4.3 strömte und in die Rohrleitung 5.3 für die Rückleitung des Flüssigkeitsnebenstroms 14.4.2; 5.3.1 in den Flüssigkeitshauptstrom 5.9; 5.9.1 abgelassen wurde. Anschließend wurden die vereinigten Ströme durch die Rohrleitung für den Gesamtstrom 6.2 zu einem UV-Flachbettreaktor 7 weiter gefördert.
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Der Spinfilter 14 wurde von den filtrierten Partikeln 14.3; 14.3.1 gesäubert, indem man die Eindüsung 14.2.2 durch die Umstellung des elektronisch gesteuerten Dreiwegehahns 14.5 mithilfe eines Aktuators beendete, die Rohrleitung 5.3 gegen die Rohrleitung 6.2 für den Flüssigkeitshauptstrom durch die Umstellung des elektronisch gesteuerten Dreiwegehahns 14.6 mithilfe eines weiteren Aktuators verschloss, die Partikel 14.3; 14.3.1 durch die Rückspülung R aus dem Spinfilter 14 ausspülte und in einer Auffang- und Sammelvorrichtung auffing (nicht dargestellt) und entsorgte.
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Der ganz wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung fester Partikel aus Flüssigkeiten lag in ihrer außerordentlich breiten Anwendbarkeit und in ihrem hervorragenden Wirkungsgrad.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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