DE19502529B4 - Verfahren und Einrichtung zum Agglomerieren von in einer Rohgas-Absaugleitung ankommenden flüssigen oder flüssigen und festen Partikeln zu Tropfen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Agglomerieren von im Nebel eines in einer Rohgas-Absaugleitung ankommenden Kühlschmiermittels enthaltenen flüssigen und festen Partikeln zu Tropfen, wobei die Partikel in einem Koaleszierer im Volumen vergrößert werden, dem eine Düse zur Einspeisung einer Flüssigkeit zugeordnet ist, und wobei die Tropfen in einem Tropfenabscheider aufgefangen werden,dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (17) zur Flüssigkeitseinspeisung ein mit dem abgesaugten Kühlschmiermittelnebel gleiches Kühlschmiermittel zugeführt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Agglomerieren von in einer Rohgas-Absaugleitung ankommenden flüssigen oder flüssigen und festen Partikeln zu Tropfen.
• Durch den Prospekt "Leistungsspektrum" der Firma CALIDYN GmbH, Jahrgang 1987, Seite 04, linke Spalte, Abschnitt 7, ist ein Aerosolabscheider CALWIR bekannt, bei dem die durch Wasserdampfkondensation vergrößerten Aerosolpartikel in einem Koaleszierer zu einer Tropfengröße von über 6 μm agglomerieren. Der Abscheidegrad ist dabei abhängig van der jeweiligen Rohgasbeladung mit Aerasolpartikeln bzw. van der Filterdurchsträmgeschwindigkeit. Außerdem ist das Prinzip der Partikelvergrößerung durch Wasserdampfkondensation bei im Rohgasstrom befindlichen Ölpartikeln auf mineralischer, tierischer oder pflanzlicher Basis nicht anwendbar, weil solche Partikel nicht mit Wasser vermischt werden dürfen. Derartige Ölpartikel oder eine Mischung hiervon sind zum Beispiel in von Metallbearbeitungsmaschinen abgesaugten Kühlschmiermittelnebeln enthalten.
• Aus Dr. Armin Bürkholz, Droplet Separation, VCH Verlagsgesellschaft Weinheim, 1989, Seiten 150-153, ist bekannt, metallische Filter zur Reinigung van Gasen einzusetzen. Dabei erfolgt durch das dichte Drahtgeflecht des Filters eine Agglomeration.
• Aus der DE-OS 25 11 181 ist ein Verfahren zur Reinigung von mit organischen Substanzen verunreinigten Abgasen in Lackieranlagen bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden die organischen Substanzen mit einem Lösungsmittel aus dem Abgas herausgelöst.
• Die DE 41 13 108 C2 betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Teilchen aus einem staubhaltigen und / oder aerosolhaltigen Rohgas. Dabei wird Flüssigkeit mittels einer Düse in einen ersten kanalartigen Abschnitt in Strömungsrichtung des Rohgases eingeführt. In einem nachgeordneten zweiten kanalartigen Abschnitt werden Staub und Aerosole aus dem Rohgas durch Trägheitsabscheidung absorbiert.
• In G. Nonhebel, Gas Purification Processes for Air Pollution Control, London, Butterworth u. Co. Ltd., 1972, Seiten 545; 580 bis 584 ist ein Reinigungsverfahren für quer zu einer Luftströmung angeordnete Filterbahnen beschrieben, welche motorisch von einer Spule abgezogen und auf einer Gegenspule aufgewickelt werden.
• Abhängig von einem ein Maß für den Verschmutzungsgrad bildenden Differentialdruck wird die Filterbahn um eine vorgegebene Länge weitertransportiert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von der jeweiligen Rohgasbeladung unabhängigen und damit optimalen Abscheidegrad zu erzielen sowie Verträglichkeitsprobleme zwischen dem abzuscheidenden Medium und einer gegebenenfalls in den Rohgasstrom eingespeisten Flüssigkeit auszuschließen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Weiterbildungen und. zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
• Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung in Anwendung bei einer Maschine für die spanende oder spanlose Metallbearbeitung erläutert, die für die Wärmeabfuhr von Werk zeug und Werkstück sowie für die Schmierung zwischen Werkzeug und Werkstück ein Kühlschmiermittel benötigt.
• Der beim Ausführungsbeispiel von der gestrichelt angedeuteten Bearbeitungsmaschine 10 her in einer Rohgas-Absaugleitung 11 ankommende Schmiermittelnebel wird in einer ersten Stufe im Gegenstrom mit dem Zerstäubungsstrahl einer Zerstäubungsdüse 12 mit demselben Kühlschmiermittel beaufschlagt. Das Kühlschmiermittel wird der Zerstäubungsdüse 12 über eine eine Förderpumpe 13 enthaltende Zuleitung 14 zugeführt. Das beim Ausführungsbeispiel benutzte gleiche Kühlschmiermittel befindet sich in einem Vorrats- bzw. Sammelbehälter 15, der mehrkammerig ausgebildet sein und gegebenenfalls auch das der Bearbeitungsmaschine 10 unmittelbar zuzuführende Kühlschmiermittel enthalten kann.
• Die im Gas- bzw. Luftstrom feinst verteilten Kühlschmiermitteltröpfchen ballen sich infolge der Besprühung mit flüssigkeitsgleichen Feinsttröpfchen zu im Volumen größeren Tröpfchen zusammen. Die so vergrößerten Tröpfchen gelangen mit der Gas- bzw. Luftströmung im Fallstrom zu einer zweiten Stufe in Form eines Koaleszierers 16. Diesem ist eine Benetzungs und Reinigungsdüse 17 zugeordnet, die mit einer mit der abgesaugten Flüssigkeit gleichen Flüssigkeit gespeist wird, im vorliegenden Fall also mit Kühlschmiermittel. Das Kühlschmiermittel wird der Benetzungs- und Reinigungsdüse 17 mittels einer an den Vorrats- bzw. Sammelbehälter 15 angeschlossenen Zuleitung 18 unter Verwendung einer Förderpumpe 19 zugeführt. Die Benetzungs- und Reinigungsdüse 17 ermöglicht eine von der Rohgasbeladung mit Kühlschmiermittelnebel abhängige Flutung und Reinigung des Koaleszierers 16 bzw. dessen Mediums. Dadurch wird ein vom jeweiligen Beladungs- bzw. Durchsetzungszustand des Rohgasstroms mit flüssigen und/oder festen Partikeln unabhängiger und damit optimaler Abscheidegrad erzielt.
• Die Tröpfchen des Kühlschmiermittels agglomerieren im Koaleszierer 16 zu Tropfen mit definierter, reproduzierbarer Größe. Damit ergibt sich zum einen der Vorteil, daß ein Großteil der Tropfen nach dem Koaleszierer 16 bereits durch die Schwerkraft abgeschieden wird, und zum andern der, daß gegebenenfalls nachgeschaltete Filterstufen optimal auslegbar sind.
• Die von der Rohgasbeladung mit Kühlschmiermittelnebel bzw. mit flüssigen und/oder festen Partikeln abhänggige Aktivierung der Benetzungs- und Reinigungsdüse 17 erfolgt über einen dem Koaleszierer 16 zugeordneten Meßwertgeber 20 zur Messung des am Koaleszierer jeweils anstehenden Differenzdrucks Δp. An den Meßwertgeber 20 ist eine Anordnung zur differenzdruckabhängigen Regelung der Flüssigkeitszufuhr zur Düse 17 angeschlossen, die einen Sollwertgeber 21, einen Vergleicher 22 und einen Trigger 23 umfaßt, der entweder unmittelbar die Förderpumpe 19 oder ein Regelventil 24 steuert. Anstelle eines Zweipunktreglers kann auch ein stetiger Regler vorgesehen sein, zum Beispiel ein P- oder PD-Regler.
• In der Absaugleitung 11 ist eine Umlenkwand 25 angebracht, die eine dem Koaleszierer 16 nachgeordnete Tropfenabscheidestufe 26 vom Koaleszierer abgrenzt. Die Umlenkung des Gasstroms begünstigt zum einen die Schwerkraftabscheidung der Flüssigkeitstropfen und verhindert zum andern, daß Kühlschmiermittel in Kriechform in den Reingasstrom gelangt.
• Die noch im Gasstrom befindlichen und von diesem mitgerissenen Tröpfchen (Schertröpfchen) werden in der Tropfenabscheidestufe 26 (Filter) eliminiert.
• Die abgeschiedene Kühlschmiermittelflüssigkeit sammelt sich im Abscheiden 28 an und wird über einen Siphon 29 mittels einner Pumpe 30 oder durch Schwerkraft in den Vorrats- und Sammelbehälter zurückgefördert. Um in der abgeschiedenen Kühlschmiermittelflüssigkeit eventuell vorhandene ferromagnetische Partikel entfernen zu können, ist im untersten Bereich des Abscheiders 28 bzw. im Ein- oder Ausgangsbereich des Siphons 29 ein Magnetabscheider 31 für Reinigungszwecke auswechselbar angebracht.
• Der Koaleszierer 16 dient zugleich auch zur Gasabsorption. Seine Ausdehnung (Dicke) in Strömungsrichtung des Gases wird dabei fallweise entsprechend der jeweils für erforderlich gehaltenen Gasabsorptionseffizienz, die mit der Dicke der Koaleszierstufe ansteigt, bemessen. Gegebenenfalls kann der Koaleszierer 16 als Baueinheit ausgebildet sein, die im Bedarfsfall das Hinzufügen oder auch das Entfernen einer oder mehrerer Koaleszierelemente ermöglicht.
• Sofern es sich als zweckmäßig erweist.
• Die durch die Zerstäubungsdüse 12 verkörperte erste Stufe kann entfallen, wenn allein durch die Wirkung des Koaleszierers 16 in Verbindung mit der Umlenkwand 25 und der Tropfenabscheidestufe 26 ein den Anforderungen gerecht werdender Reingasstrom erzielt wird.
• Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich grundsätzlich für alle flüssigen und an Flüssigkeiten anlagerbaren Aerosole.

Claims (5)

1. Verfahren zum Agglomerieren von im Nebel eines in einer Rohgas-Absaugleitung ankommenden Kühlschmiermittels enthaltenen flüssigen und festen Partikeln zu Tropfen, wobei die Partikel in einem Koaleszierer im Volumen vergrößert werden, dem eine Düse zur Einspeisung einer Flüssigkeit zugeordnet ist, und wobei die Tropfen in einem Tropfenabscheider aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (17) zur Flüssigkeitseinspeisung ein mit dem abgesaugten Kühlschmiermittelnebel gleiches Kühlschmiermittel zugeführt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohgas-Absaugleitung (11) eine Umlenkwand (25) angebracht ist, die eine Tropfenabscheidestufe (26) vom Koaleszierer (16) abgrenzt, und daß die Düse (17) oberhalb des Koaleszierers angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koaleszierer (16) eine Zerstäubungsdüse (12) vorgeordnet ist, die in den Kühlschmiermittelnebel im Gegenstrom dasselbe Kühlschmiermittel einspeist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koaleszierer (16) ein Meßwertgeber (20) zur differenzdruckabhängigen Regelung der Kühlschmiermittelzufuhr zugeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Koaleszierer (16) zugleich als Gasabsorber ausgebildet ist.