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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahrensmaßnahmen und auf Vorrichtungen
zum Behandeln von Medien, die als Kühlmittel und Schmiernüttel bei der Metallbearbeitung
verwendet werden.
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Es ist bekannt, Flüssigkeiten, die wäßrige Lösungen oder Emulsionen
enthalten, zum Kühlen und Schmieren bei der Metallbearbeitung zu verwenden. Diese
Medien dienen einer Vielzahl von Funktionen einschließlich derjenigen, eine lange
Lebensdauer des Werkzeugs zu gewährleisten, die Temperatur in der Werkzeug-Werkstück-Grenzschicht
zu reduzieren und die Späne sowie den Abrieb aus dem Bereich des Werkstücks zu entfernen.
In Werkzeugmaschinen ist es zweckmäßig und für eine maximale Wirtschaftlichkeit
erforderlich, die Kühlflüssigkeiten in Umlauf zu halten, so daß sie immer wieder
verwendet werden können. Diese Flüssigkeiten bestehen im allgemeinen aus wäßrigen
Lösungen oder Emulsionen (Öl-in-Wasser), hauptsächlich aus organischen Substanzen,
die in Wasser gelöst oder dispergiert sind. Die Eigenschaften dieser organischen
Substanzen variieren weitgehend. In vielen Fällen enthalten diese Substanzen Mineralöle,
Fette, Seifen, synthetische, oberflächenaktive Mittel und kleine Mengen von Spezialzusätzen,
die als Weichmacher, Autischäumungsmittel und Rostinhibitoren dienen. Sehr oft werden
Mikroorganismen aus verschiedenen Quellen unbeabsichtigt in diese Systeme eingebracht.
Die organische Natur der Bestandteile dieser Systeme dient als Nährmedium für die
Mikroorganismen und ermöglicht auf diese Weise ein schnelles Wachstum derselben.
Die Wirkung dieser Mikroorganismen auf die Bestandteile dieser Kühlmittel drückt
sich in der Erzeugung von Stoffwechselprodukten aus, die durch faulen Geruch und
durch andere Veränderungen in dem System wahrgenommen werden können. Die Wirkung
der Mikroorganismen kann zur Zerstörung des Emulgierungssystems führen und dadurch
eine Entemulgierung verursachen, und/oder die Mikroorganismen können Säuren entwickeln,
die die Entemulgierung verursachen und in vielen Fällen die Korrosion der mit den
Emulsionen in Berührung gebrachten Metalle bewirken. Die Entwicklung von faulen
Gerüchen oder/und von Säuren wird in Metallbearbeitungsmaschinen allgemein als »Ranzigkeit«
bezeichnet.
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Es ist bekannt, lösliche flüssige und feste keimtötende Mittel in
die Kühlflüssigkeiten entweder vor deren Anwendung für die Metallbearbeitung oder
danach einzubringen, um die Ranzigkeit auszuschließen. Selbstverständlich dürfen,
bedingt durch die Eigenschaft und die Verwendung dieser Kühlflüssigkeiten, keimtötende
Mittel, die in die Flüssigkeit eingebracht werden, keine toxischen und keine Reizwirkungen
haben. Diese Tatsache stellt für die Wahl der in Frage kommenden keimtötenden
Mittel natür-]ich schwerwiegende Grenzen dar, und deshalb ist die Verwendung dieser
keimtötenden Mittel zur Beherrschung der Ranzigkeit nicht völlig zufriedenstellend.
Zum Beispiel existiert kein einziges keimtötendes Mittel, das gegenüber allen Organismen
wirksam ist, die unter normalen Bedingungen vorliegen, und einige keimtötende Mittel
oder Germicide bewirken unerwünschte Änderungen in dem Kühl-und/oder Schmiermedium
während des Gebrauchs. Darüber hinaus sind verschiedene Gennicide mit den Kühlmittelkonzentraten
unverträglich und zu giftig für die Verwendung in diesen Systemen. Außerdem ändert
sich die Wirksamkeit der keimtötenden Mittel in den Metallbearbeitungs-Kühlmitteln
in Abhängigkeit von den verschiedenen Bestandteilen der Zusammensetzung.
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Ferner ist es bereits bekannt, zum Zwecke der Luftentkeimung und zur
Sterilisation von Wasser ultraviolette Strahlung zu verwenden.
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Die Erfindung bezweckt ein Behandlungsverfahren für Metallbearbeitungs-Kühlmedien,
um die mikrobiologische Wirkung in solchen Medien zu reduzieren oder zu beseitigen
und dadurch die Ranzigkeit, die gewöhnlich mit dem Gebrauch dieser Flüssigkeiten
verbunden ist, zu verhindern. Es sollen dabei insbesondere die nachteiligen Wirkungen
der Ranzigkeit in esen Flüssigkeiten, die durch die Entwicklung fauler Gerüche und
das Brechender 01-in-Wasser-Emulsionen, welche diese Flüssigkeiten enthalten, bedingt
sind, beseitigt werden. Die mit der Ranzigkeit verbundenen
Probleme
sollen dabei mit Verfahrensmaßnahmen beseitigt werden, die auf einfache Weise durchgeführt
werden können und nicht das Einbringen von chemischen keimtötenden Mitteln in die
Flüssigkeiten erf ordern.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeit,
die während der Bearbeitung derselben in Kontakt mit den Werkstükken gebracht worden
ist, von den Werkstücken entfernt. Ein wesentlicher Anteil der in der Flüssigkeit
vorhandenen Feststoffe wird dann abgetrennt. Die Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeit
wird anschließend in im wesentlichen gleichförmiger Weise einer ultravioletten Strahlung
mit einer Wellenlänge im Bereich von 2200 bis 3000 Ä ausgesetzt. Das Maß
der Anwendung der ultravioletten Strahlung ist relativ kritisch, um die gewünschten
Ergebnisse zu erzielen. Insbesondere muß die ultraviolette Strahlung in einem solchen
Verhältnis angewandt werden, daß das Produkt aus der Leistung (in dem ultravioletten
Strahlenbereich), ausgedrückt in Watt die der Flüssigkeitsoberfläche pro Volumeneinheit
zugeführt wird, und aus der Tiefe der Flüssigkeit, die erforderlich ist, um 900/0
der einfallenden ultravioletten Strahlung zu absorbieren, und aus der durchschnittlichen
Generationszeit (Sekunden) der mikrobiologischen Arten in der Flüssigkeit gleich
oder größer als 1 Wattsekunde pro 9,92 dm2 ist. Wenn die ultraviolette
Energie in einem wesentlich geringeren Verhältnis oder Maß als dem angegebenen zugeführt
wird, wird die Gesamtzahl der mikrobiologischen Organismen in der Kühlflüssigkeit
nicht wesentlich vermindert. Gemäß dieser Erfindung muß die ultraviolette Energie
in einem Maß zugeführt werden, das ausreicht, um eine Zunahme und/oder eine Nettoabnahme
der Gesamtzahl der mikrobiologischen Organismen in der Kühlflüssigkeit zu bewirken.
Wenn Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeiten verwendet werden, die keine mikrobiologischen
Verunreinigungen aufweisen, ist es Zweckmäßig, diese Bedingung aufrechtzuerhalten,
während es in anderen Fällen zweckmäßig sein kann, die mikrobiologischen
Organismen in einer Kühlflüssigkeit zu verringern oder zu beseitigen.
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Das Verhältnis der verschiedenen Faktoren, die sich auf die ultraviolette
Strahlung beziehen, die für eine erfolgreiche Behandlung der Metallbearbeitungskühlflüssigkeiten
erforderlich ist, karm mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:
P die Leistung der ultravioletten Strahlung, die der Flüssigkeitsoberfläche
zugeführt wird, d die Stärke der Schicht oder des Films, die erforderlich
ist, um 900/, der einfallenden ultravioletten Strahlung zu absorbieren,
t = die durchschnittliche Generationsdauer der Organismen und V
= das Volumen des Flüssigkeitssystems.
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Die Leistung der ultravioletten Strahlenquelle wird in Watt ausgedrückt.
Im allgemeinen wird die Leistung einer ultravioletten Strahlenquelle, wie z. B.
einer Lampe, von dem Hersteller der Einrichtung angegeben, sie kann jedoch leicht
für ein bestimmtes System unter Verwendung eines Spektralphotometers oder photoelektrischer
Zellen bestimmt werden, die für die Messung der Strahlen im ultravioletten Bereich
ausgelegt sind. Die im Handel übliche Bezeichnung einer Lampe wird durch den Leistungsverbrauch
wiedergegeben, wenn die bestimmte Lampe als ultraviolette Strahlenquelle verwendet
wird. Die Energie, die in ultraviolette Strahlung umgewandelt wird, hängt von dem
Wirkungsgrad der Lampe ab.
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Die Tiefe des Mediums, die erforderlich ist, um 900/0 der einfallenden
ultravioletten Strahlung zu absorbieren, kann durch Messen der Stärke einer bestimmten
Flüssigkeit bestimmt werden, bei der 900/, der einfallenden Strahlung absorbiert
wird. Dieser Wert kann unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung berechnet werden:
wobei d = die Tiefe des Mediums in mm, die erforderlich ist, um
900/, der einfallenden Strahlung zu absorbieren, und e = der
Extinktionskoeffizient, der umgekehrt proportional zu der Stärke ist, die für eine
Absorption von 90"/, der einfallenden Strahlung benötigt wird.
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Photometer werden direkt in log"
A
I geeicht, und diese Bezeichnung
kann verwendet werden, um den Extinktionskoeffizienten e unter Verwendung einer
bekannten Stärke x des Mediums zu berechnen:
wobei x die Schichtstärke für eine bestimmte Zelle, die für die Messung verwendet
wird, in mm ist und I, die Intensität der einfallenden Strahlung sowie I die Intensität
der durchgelassenen Strahlung bedeuten. Die durchschnittliche Generationszeit oder
Generationsdauer einer mikrobiologischen Spezies ist die Zeit in Sekunden, die für
die Verdoppelung der Anzahl von Mikroorganismen in einem System erforderlich ist.
Die durchschnittlichen Generationszeiten von Organismen sind bekannt und betragen
für die bekanntesten Organismen von
15 bis
100 Minuten und darüber.
Die Generationszeiten von Mikroorganismen werden beispielsweise in dem Handbook
of Biological Data, herausgegeben von William
S.
S p e c t o r, veröffentlicht
von der W. B. Saunders Company,
1956, aufgeführt. Die Generationsdauer von
verschiedenen bekannten Spezies von Mikroorganismen sind folgende:
| Generationszeiten von verschiedenen Bakterien |
| Generatio.s- |
| Bakterium Medium zeit |
| (Minuten) |
| Aerobacter aerogenes ....... Brühe 16 bis
18 |
| synthe- 29 bis 44 |
| tisches |
| Bacillus mycoides .......... Brühe 28 |
| Escherichia coli ............ Brühe 17 |
| Lactobacillus acidophilus ... Milch 66 bis
87 |
| Salmonelia typhosa ........ Brühe 27 bis
30 |
| Pseudomonas fluroesens .... Brühe 40 |
| Staphylococeum aureus ..... Brühe 27 bis
30 |
An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.
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F i g. I veranschaulicht an einem Fließschema eine bevorzugte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Behandeln von Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeiten,
um die Ranzigkeit, die normalerweise bei Verwendung dieser Flüssigkeit auftritt,
zu beseitigen; F i g. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ultravioletten
Strahlenquelle; F i g. 111 zeigt - einen Vertikalschnitt durch die in F i
g. II dargestellte Vorrichtung; F i g. IV zeigt einen Schnitt längs
der Linie 4-4 in F i g. III; F i g. V zeigt in einer graphischen Darstellung
die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Beseitigung von Mikroorganismen
in Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeiten; F i g. VI veranschaulicht in einem
Fließschema ähnlich dem in F i g. 1 gezeigten eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittansichten, in der eine ultraviolette
Strahlenquelle vorgesehen ist.
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In F i g. I ist ein Werkstück 10 aus Metall dargestellt,
auf das während der Bearbeitung bei 11 eine Kühl- und Schmierflüssigkeit
aufgesprüht wird. Nachdem die Kühlflüssigkeit mit dem Werkstück 10 in Berührung
gekommen ist, wird sie in dem Abzug 12 gesammelt und in einen Sumpf 14 abgeleitet.
Der Sumpf 14 ist mit einem Wehr 15 versehen, so daß die Feststoffe (Metallteilchen
oder Späne), die in der Kühlflüssigkeit vorhanden sind, abgetrennt werden können.
Die relativ schweren Metallteilchen sinken in dem Abteil 16 ab, während die
Kühlflüssigkeit über das Wehr 15 in das Hauptabteil 17 des Sumpfes
14 fließt. Die Kühlflüssigkeit wird von dem Sumpf 14 durch die Leitung
18 über eine geeignete Verbindung 19 entweder direkt in die Leitung
20 gefördert, um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt zu werden, oder
durch die Nebenleitung 21 zu einem Sammelbehälter ohne Behandlung geleitet. Mit
dem Bezugszeichen 23 sind Pumpeinrichtungen bezeichnet, um die Kühlflüssigkeit
von dem Sumpf 14 abzuziehen und sie durch die Leitung 18 zu fördern. Es können
beliebige Pumpeüuichtungen, die zum Fördern von Flüssigkeiten geeignet sind, unter
Beachtung des entsprechenden Verwendungszweckes vorgesehen sein. Ventile 22 und
24 regeln den Flüssigkeitsstrom durch die Leitungen 20 und 21. Örtliche Verhältnisse
und Erfordernisse bestimmen, welcher Anteil der Kühlflüssigkeit durch die Leitung
20 zur Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geleitet wird. Es ist möglich,
die gesamte Kühlflüssigkeit, nur einen Teil derselben oder überhaupt nichts zu behandeln.
-Bei einer Behandlung der gesamten Masse der mikrobiologisch verunreinigten Kühlflüssigkeit
wird ein im wesentlichen steriler Rücklauf erhalten, wohingegen, wenn nur ein Teil
der Kühlflüssigkeit behandelt wird, der Bestand des Mikroorganismus auf einem hinreichend
geringen Wert gehalten werden kann, 1
um zu verhindern, daß eine ins
Gewicht fallende Ranzigkeit auftritt. Hierbei muß nicht das ganze Kühlmittel absolut
steril sein.
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Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Kühlflüssigkeit
wird durch die Leitung 20,- das Ventil 22, das den Strom durch die Leitung 20 steuert
und vorzugsweise durch ein Filter 25 geleitet, um Metallteilchen, die noch
in der Flüssigkeit vorliegen können, zu entfernen. Irgendein Filter oder eine andere
geeignete Einrichtung, mit der Feststoffe und Flüssig. keiten voneinander getrennt
werden können, kann bei 25 vorgesehen sein. Nachdem die Feststoffe abgetrennt
sind, wird die Kühlflüssigkeit in den Speichertank oder Speicherbehälter
26 gefördert. Wie insbesondere aus F i g. II ersichtlich ist, ist
in dem Behälter 26 eine Leitplatte oder ein Wehr 27 vorgesehen, das
eine Ansammlung von zu behandelnder Kühlflüssigkeit in der Kammer 28 des
Behälters 26
ermöglicht. Nachdem die Kühlflüssigkeit die Kammer 28 gefüllt
hat, fließt sie über das Wehr 27 und durch einen sich in Querrichtung erstreckenden
schmalen Schlitz 29, der sich in der Wand 30 des Behälters
26
befindet. Die Kühlflüssigkeit fließt dann durch die -ultraviolette Bestrahlungseinrichtung
32. Die Bestrahlungseinrichtung 32 weist einen im allgemeinen U-förmigen
Trog 33 mit einem Boden 34 und zwei sich in vertikaler Richtung erstreckende
Seiten 35 und 36 auf. Ein Gehäuse 37 umgibt den Trog
33 und ist mit diesem mit Schrauben 38 verbunden. Das Gehäuse
37 hat eine glänzende Innenfläche, die als Reflektor für die ultraviolette
Strahlung dient. In dem Gehäuse ist ein sich in Längsrichtung erstreckender Lampenhalter
39 vorgesehen, in dem eine Ultraviolettlampe 40 vorgesehen ist. Die Ultraviolettlampe
40 kann irgendeine bekannte, im Ultravioletten strahlende Quelle oder Ultraviolettlampe
sein. Im Handel sind viele Lampen dieser Art in verschiedenen Größen (Länge und
Durchmesser) und mit verschiedenen Leistungsaufnahmen (Watt) erhältlich. Die Wirksainkeit
der ultravioletten Lampe im Sinne dieser Erfindung hängt in der Hauptsache von der
Intensität und Expositionszeit der Kühlflüssigkeit ab. Deshalb kann die Leistungsabgabe
und Größe der Ultraviolettlampe entsprechend der der Behandlung unterworfenen Kühlflüssigkeit
und der Strömungsgeschwindigkeit dieser Kühlflüssigkeit gewählt werden. Zum Beispiel
kann in einer Anordnung mit einem Trog 33, dessen Breite 15,24 cm beträgt
und dessen Länge 58,42 cm beträgt, eine Ultraviolettlampe mit 78 Watt (ultravioletter
Strahlenbereich) und mit einer wirksamen Länge von 29,92 cm sowie einem Röhrendurchmesser
von 2,85 cm mit gutem Ergebnis verwendet werden. Die Ultraviolettlampe kann
etwa 7,62 cm über dem Trog entfernt sein, wenn die Tiefe des Kühlmittelstroms
von 0,158 bis 0,317 cm beträgt.
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Nachdem die Kühlflüssigkeit der ultravioletten Strahlenenergie ausgesetzt
worden ist, fließt sie in einen Behälter 42, von dem aus sie von einer Pumpe 45
abgezogen und durch die Leitung 44 zur Wiederverwendung bei der Metallbearbeitung
rezykliert wird.
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In F i g. VI werden 'mit den Bezugszeichen 1 bis 45
Teile des Systems bezeichnet, die entsprechenden Teilen, die in der F i
g. I dargestellt sind, gleichen. Die Betriebsweise dieser alternativen Vorrichtung
nach dieser Erfindung ist derjenigen nach F i g. I bis zu der Stelle gleich,
an der die MetaRbearbeitungsflüssigkeiten aus der wahlweise angeordneten Filtervorrichtung
25 ausfließen. Die Kühlflüssigkeit wird bei dieser Ausführungsform in eine
Beruhigungskammer 46 entladen, die von den Wänden eines Behälters 47 und einem quer
verlaufenden Wehr 48 gebildet wird. Das Flüssigkeitsniveau in der Kammer 46 steigt,
bis es genügend hoch ist, daß das Wehr 48 überströmt werden kann. Hierauf fließt
die Flüssigkeit in die Verteilerkammer 49, die den Rest des Behälters 47 bildet.
Das Flüssigkeitsniveau in der Verteilerkammer steigt
dann, bis es
hoch genug ist, so daß die Flüssigkeit ein zweites Wehr 50 überfließen kann,
das von einem vertikalen zylindrischen Rohr gebildet wird, das sich durch den Boden
des Behälters 47 erstreckt. Hierauf strömt die Flüssigkeit unter dem Einfluß der
Schwere über die Innenwäride des Rohres 51 in Form eines Filmes, der aus
einem laminaren, zusammenhängenden Flüssigkeitsstrom gebildet wird. Eine ultraviolette
Strahlenquelle 53 ist in dem vertikalen Rohr 51 mit einem geeigneten
Halter 54 befestigt, so daß der Film oder die Schicht aus dem Kühlmittel dem Einfluß
der ultravioletten Strahlung unterworfen wird. Die Flüssigkeit strömt dann aus dem
unteren Ende des Rohres 51 aus und in eine Sammelkammer 55, die den
unteren Rand des Rohres 51 umgibt. Von hier aus fließt die Flüssigkeit aus
der Kammer 55 durcb. die Leitung 56
in einen Behälter 42. Von dieser
Stelle ab ist die zuletzt beschriebene Einrichtung der nach F i g. 1 wieder
gleich.
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Es können im Rahmen der Erfindung verschiedene alternative Ausführungsforinen
von Teilen dieser Vorrichtung verwendet werden. Zum Beispiel können geeignete Dichtungen
an der Verbindungsstelle des Behälters 47 und des Rohres 51 -vorgesehen sein,
die ermöglichen, daß sich das Rohr um seine Längsachse dreht, während die Metallbearbeitungsflüssigkeit
durch das Rohr strömt. Dadurch wird eine gleichförmigere Verteilung der Flüssigkeit
am inneren Umfang des Rohres erreicht. Außerdem ist es mit dieser Anordnung möglich,
ein nicht. genau vertikal angeordnetes Rohr zu verwenden. Außerdem kann es in bestimmten
Fällen -zweckmäßig sein, daß das Rohr 51 keinen ,runden oder kreisförmigen
Querschnitt hat oder daß der Querschnitt sich von oben nach unten ändert. Solche
Ausführungsformen sind sinnvoll, wenn die Intensität der ultravioletten Strahlenquelle
sich über ihre Länge ändert.
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An Hand der folgenden Beispiele wird die Erfindung hinsichtlich ihrer
Wirkung auf die Verringerung der Mikroorganismen in Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeiten
erläutert. Beispiel I Eine Beschickung mit 124,911 einer Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeit
wird hergestellt, indem ein Teil einer löslichen mineralischen Schmierölzusammensetzung
mit 32 Teilen Wasser emulgiert werden. Die lösliche Olzusammensetzung ist
ein Normprodukt, das für Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeiten verwendet wird und
das aus einem mineralischen Schmieröl, Petroleumsulfonaten und Seifen zusammengesetzt
ist. Die lösliche Ölzusammensetzung enthält keine chemischen keimtötenden Mittel.
Eine Probe von 1 ml einer 24-Stunden-Kultur von Pseudomonas aeruginosa wird
mit 100 ml Nährbrühe vermischt. Die lös-Eche Olemulsion wird in eine
208,191 (55 gallons) fassende Trommel eingegeben und mit der beschriebenen
Mischung aus Bakterien und Brühe geimpft. Die geimpfte Emulsion wird dann durch
die in F i g. I beschriebene Anordnung mit einer Geschwindigkeit von
7,57 1 pro Minute gepumpt. Eine Quecksilberlampe mit einer sehr starken ultravioletten
Strahlung bei der Hauptwellenlänge von 2537 A, die für Quecksilberdampf charakteristisch
ist, wird als ultraviolette Strahlenquelle verwendet. Die Emulsion wird etwa 11/,
Stunden durch die Anlage geleitet, um eine gleichmäßige Verteilung der Organismen
in der Probe zu erreichen. Hierauf wird die Anzahl der Bakterien oder der Bakterienbesatz
vor der Behandlung nach dieser Erfindung festgestellt. Dann wird die Ultraviolettlampe
angeschaltet und die Anlage 6 Stunden lang betrieben, wobei das Kühlnüttel
der ultravioletten Strahlung gemäß dieser Erfindung ausgesetzt ist. Der Metallbearbeitungs-Kühlflüssigkeit
wird zur Bestimmung des Bakterieabesatzes 6 Stunden lang jede Stunde und
wiederum nach 24 Stunden jeweils eine Probe entnommen. Nachdem die Flüssigkeit einige
Stunden durch die Anordnung zirkuliert ist, wird eine sehr schnelle Abnahme der
Zahl von Mikroorganismen in der Flüssigkeit festgestellt, und nach 24 Stunden bleibt
die Flüssigkeit im wesentlichen steril, selbst wenn die Bestrahlung mit ultraviolettem
Licht nach 6stündigem Betrieb unterbrochen worden ist. Die Ergebnisse werden durch
die gestrichelte Kurve in F i g. V graphisch wiedergegeben.
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Beispiel II Das Verfahren nach BeispielI wird wiederholt, mit der
Ausnahme, daß das Metallbearbeitungs-Kühlmittel nicht der ultravioletten Strahlung
ausgesetzt wird. Dieser Versuch dient zum Vergleich. Obgleich die Anzahl an Mikroorganismen
etwas abnimmt, nachdem die Flüssigkeit 5 Stunden durch das System zirkuliert
ist, zeigt sich danach eine rasche und am Ende des 24stündigen Versuchs eine enorme
Vergrößerung der Anzahl an Mikroorganismen. Die Ergebnisse dieses Beispiels sind
in F i g. V graphisch wiedergegeben.
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Beispiel III Eine Beschickung mit 124,911 der löslichen Ölemulsion,
die im Beispiel I beschrieben wird, wird in eine 208,19 1 fassende Trommel
eingebracht und mit einer Probe geimpft, die aus 1 ml einer 24stündigen Kultur
von Eacherichia coli besteht und mit 100 ml einer Nährbrühe vermischt ist.
Die geimpfte Emulsion wird durch eine Anordnung nach F i g. 1 mit einer Geschwindigkeit
von 208,19 1 pro Minute 11/, Stunden lang gepumpt, ehe die Anzahl
der anfänglich vorhandenen Mikroorganismen bestimmt wird. Die Ultraviolettlampe
wird angeschaltet, und 6 Stunden lang werden in Zwischenräumen Proben entnommen,
um die Anzahl der Mikroorganismen zu bestimmen. Diese Anzahl nimmt nach
3,5 Stunden sehr stark ab, und nach 5 Stunden wird ein steriles System
erhalten. Das System bleibt 24 Stunden lang steril, obgleich die ultraviolette Strahlung
nach 6 Stunden unterbrochen wurde. Die Ergebnisse sind in F i g. V
graphisch wiedergegeben.
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Beispiel IV Eine Beschickung aus
121,13 1 einer löslichen Ölemulsion
nach Beispiel I wird mit
3,78 1 eines ranzigen, im Handel erhältlichen Öles
von dem Zentralkühlsystem einer automatischen Werkzeugmaschine versetzt. Diese Mischung
wird in eine
208,19 1 fassende Trommel eingegeben und durch die in F i
g. 1 dargestellte Anlage 11/2 Stunden lang geleitet. Der Emulsion werden
Proben entnommen, um die Anzahl an Mikroorganismen vor und nach Einschalten der
ultravioletten Lampe zu bestimmen. Die Probenentnahme erfolgt periodisch. Die Anzahl
der Organismen
-nimmt nach
3 Stunden schnell ab, und nach
6 Stunden wird die Emulsion steril und bleibt 24 Stunden lang steril. Diese
Ergebnisse sind in F i
g. V graphisch veranschaulicht.
Beispiel
V Unter Verwendung eines Systems, das im wesentlichen in F i
g. I der Zeichnungen
dargestellt wird, wird eine Kühlflüssigkeit in einer Anzahl von Versuchen behandelt.
Unter Verwendung einer Quecksilberdampflampe werden die verschiedenen Faktoren,
die die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
| Lampenart (Watt) .... keine 25 25 1500 1500 1500
1500 |
| der Flüssigkeitsober- |
| fläche zugeführte |
| Leistung P, Watt ... 5 5 78 78 78 78 |
| Abstand zwischen |
| Lampe und Flüssig- 6,6675 6,6675 7,62 7,62 7,62 6,35 |
| keit, cm ........... 25/" 25/8 3 3 3 61/2 |
| Filmstärke d, bei der durch- durch- undurch- undurch-
undurch- undurch- undurch- |
| 90 0/, der einfallenden scheinend scheinend lässig
lässig lässig lässig lässig |
| Strahlung absorbiert |
| werden, cm ........ - 0,0279 0,00315 0,00315 0,00315 0,00315
0,00315 |
| Volumen des Systems V, |
| Liter .............. 37,85 37,85 37,85 37,85 75,70 128,70
37,85 |
| durchschnittliche Gene- |
| rationszeit des Or- |
| ganismus, t Minuten 35 35 35 35 35 35 35 |
| Pdt |
| V |
| (Wattsek./9,92,dm2) - 7,2 0,8 12,7 6,4 3,7 12,7 |
| Organismus pro Milliliter der Emulsion (Pseudomonas aeuginosa) |
| Expositionsdauer |
| in Stunden |
| 0 9,100 12,500 5,690 28,900 14,000 2,820 63,000 |
| 112 - - - 18,600 - 2,680 35,600 |
| 1 12,300 900 4,490 12,300 8,500 1,850 6,700 |
| i'/' - - - 1,810 1,150 - 590 |
| 2 5,600 110 - 250 1,220 2,280 30 |
| 21/2 - - - 0 440 - 0 |
| 3 17,200 20 - 0 20 1,140 0 |
| 4 12,100 0 1,010 0 0 220 0 |
| 5 16,800 0 1,110 0 0 0 0 |
| 6 19,600 - 1,100 0 0 0 0 |
| 24 2700,000 - 3,490 - - - - |
| 29 - - 16,500 - - - - |
| 53 - 169,000 - - - - |
| 77 - 1660,000 - - - - |
Bei den in der Tabelle angegebenen Versuchen wurde die Tiefe
(d) oder Filmstärke
der Kühlflüssigkeit, die erforderlich ist, um
9001, der einfallenden Strahlung
zu absorbieren, aus den spektrographisch ermittelten Werten mit
0,279 cm
für die durchscheinende Flüssigkeit und mit
0,00315 cm für die undurchlässigen
Filmschichten berechnet. Es kann ersehen werden, daß, wenn das Verhältnis der angewandten
ultravioletten Strahlung pro
9,92 din2 kleiner als
1,0 Wattsekunden
pro
9,92 dm2 ist, die angestrebten Ergebnisse nicht erhalten werden. Die
Bedeutung der Expositionsdauer auf die keimtötende Wirkung kann ebenfalls aus den
Werten in der Tabelle entnommen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfinbeeinflussen, bestimmt
und, wie in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, für strahlendurchlässige und strablenundurchlässige
Kühlflüssigkeiten gemessen. Die angegebene Absorption von 90 0/, der ultravioletten
Strahlung wird für eine Wellenlänge von 2650 Ä
bestimmt. Die Werte, die bei
diesen Versuchen erhalten werden, sind in der Tabelle zusammengefaßt. dungsgemäße
Vorrichtung schaffen ein Kühlsystem für die Metallbearbeitung, das, soweit es die
mikrobiologische Verunreinigung betrifft, unbegrenzt anwendbar ist. Durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen kann die Vermehrung mikrobiologischer Organismen in MetalIbearbeitungskühlflüssigkeiten
ausgeschlossen oder auf Werten gehalten werden, die hinreichend klein sind, um im
wesentlichen die Ranzigkeit dieser Flüssigkeiten, welche durch die Anwesenheit von
Mikroorganismen bedingt ist, zu beseitigen. Im Gegensatz zu der Giftigkeit bestimmter,
chemischer, keimtötender Mittel übt die ultraviolette Strahlung keine toxischen
Wirkungen oder Reizwirkungen aus. Die ultraviolette Strablung beeinträchtigt
die
Stabilität der wäßrigen Emulsionen oder Lösungen
nicht,
die in den Metallbearbeitungs-Kühlmitteln enthalten sind. Mit den erfindungsgemäßen
Maßnahmen wird ein System geschaffen, aus dem die Kühlflüssigkeit nicht in Abständen
zwecks Reinigung abgezogen werden muß, wie es bei Verwendung chemischer keimtötender
Mittel erforderlich ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind für die Behandlung
von Kühlflüssigkeiten für die Metallbearbeitung geeignet, die durchscheinend oder
lichtundurchlässig sind.