DE19522596C2 - Vorrichtung zur Rückgewinnung und/oder Reinigung von kontaminierten Schmierölen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten Schmierölen aus gesättigten Filterelementen mit einer Pumpe, einem Ölauffanggefäß, einer Ölentgasungsvorrichtung, Reinigungsfiltersystemen für gasförmige und feste Verunreinigungen, einer Überwachungseinrichtung für die Güte des gereinigten Schmieröls sowie mit einer Filterelementhalterung, die über eine Rohrleitung zum Abführen des kontaminierten Schmieröls aus den gesättigten Filterelementen mit der Pumpe verbindbar ist.

Kontaminierte Schmieröle fallen beispielsweise bei vakuumtechnischen Prozessen in der Halbleiterherstellung an. Die hier verwendeten Prozeßgase sind hochtoxisch und belasten die Schmier- und Dichtmittel der eingesetzten Vakuumpumpen mit aggressiven Gasen und Feststoffen. Um Veränderungen im Schmiermittel zu vermeiden, die gefährliche Reaktionen zur Folge haben könnten, werden deshalb nur sehr hochwertige, inerte Schmiermittel eingesetzt (beispielsweise Öl aus perfluoriertem Polyether PFPE, neben anderen bekannt unter dem Handelsnamen "Fomblinöl" der Firma Montedison), aus denen die Verunreinigungen durch Filtration und Entgasung wieder entfernt werden können. Derartige Mittel sind allerdings extrem teuer, so daß angestrebt wird, das in gesättigten Filterelementen verbliebene Schmiermittel vor deren Entsorgung als Sondermüll größtenteils zurückzugewinnen, um es nach einer Reinigung wiederverwenden zu können.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist aus dem Prospekt "Information- Anwendungen - Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten PFPE- Schmiermitteln aus Filterelementen" (171.66.01./2853.02.87 GK 25.D) der Firma Leybold-Heraeus GmbH bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Kompaktanlage mit integriertem Vakuumpumpsystem. Zwei entsorgbare Filterpatronen als Filterelemente mit vom Schmieröl durchströmbaren Tiefbettfiltern, die aus einem adsorbierenden Material mit hoher spezifischer Oberfläche bestehen, sind parallel auf der Filterelementhalterung angeordnet. Diese wird über ein Sicherheitstrennventil mit einer Vakuumpumpe verbunden. Die Vorrichtung weist zwei unterschiedliche Einrichtungen zur Ölrückgewinnung auf. Zunächst wird bei einer Vorentleerung das gesättigte Filterelement in einer auslaufgünstigen Schräglage mit der Pumpe verbunden und das enthaltene Öl in das in die Pumpe intergrierte Ölauffanggefäß unter Schwerkrafteinwirkung abgesaugt. Danach werden unter Einhaltung umfangreicher Vorsichtsmaßnahmen die Filterpatronen demontiert und einzeln in einer Zentrifuge ausgeschleudert. Das erhaltene Öl wird ebenfalls dem Ölauffanggefäß der Pumpe zugeführt. Die Zuführung des Öls bei der Vorentleerung und bei der Ausschleuderung erfolgt über einen Adapter, der ein umstellbares Drei-Wege-Ventil mit zwei Eingängen und einem Ausgang aufweist. Die Reinigung erfolgt in einem Umlaufsystem. Die Pumpe fördert direkt das Öl aus dem Ölauffanggefäß mehrmals über ein weiteres Filterelement der oben beschriebenen Bauart in das Gefäß zurück. Bei der Umwälzung wird durch Gaszuführung das Öl gleichzeitig entgast und das ausgetretene Gas über ein Auspuff- Filtersystem ins Freie geleitet. Die Gütekontrolle des gereinigten Öls erfolgt indirekt über die Messung des Enddruckes der Reinigungspumpe mit Hilfe einer Meßröhre am Ansaugstutzen der Pumpe. Die Reinigung von Perfluorpolyetherölen aus Vakuumpumpen ist ebenfalls aus der DD 275 258 A1 und aus der EP 214 672 A2 bekannt.

Aus der DE-A 35 43 162 ist eine Vorrichtung zur Reinigung wasserstofffreier fluorierter Schmiermittel bekannt, bei der im Bereich der Ölentgasungsvorrichtung Mittel zur Aufheizung des zu reinigenden Schmiermittels vorgesehen sind. Weiterhin ist ein zusätzliches Gefäß zum Sammeln des gereinigten Öls vorgesehen. Die Güte des gereinigten Schmieröls wird hierbei über einen Trübungsmesser kontrolliert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik ist darin zu sehen, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Rückgewinnung von Schmieröl, insbesondere von extrem teurem Schmieröl, aus gesättigten Filterelementen ohne großen Apparateaufwand mit einfachen Mitteln und damit kostengünstig, gerade auch im Hinblick auf kleinere zurückzugewinnnende Schmierölmengen, duchzuführen ist. Weiterhin sollen dabei die zu entsorgende Sondermüllmenge und die Umweltbelastungen möglichst gering gehalten sowie die zu betreibenden Schutzmaßnahmen trotz hoher Zuverlässigkeit auf ein Minimum reduziert werden.

Diese Problematik wird von der Erfindung dadurch gelöst, daß eine weitere Rohrleitung zur Zuführung eines Spülgases, die über die Filterelementhalterung mit den gesättigten Filterelementen verbindbar ist, und ein druckfester Behälter vorhanden sind und daß das Reinigungsfiltersystem für feste Verunreinigungen einen druckbeaufschlagbaren Mikrofiltrationsfilter aufweist.

Durch die zuerst genannte einfache Maßnahme bei der Erfindung, die die Rückgewinnung von kontaminierten Schmiermitteln betrifft, wird eine druckbeaufschlagte Durchspülung des jeweils angeschlossenen gesättigten Filterelements ermöglicht, mit der nahezu die gesamte Ölfüllung aus dem Filterelement herausgepreßt werden kann. Dazu wird ein Spülgas über die weitere Rohrleitung unter Druck zugeführt. Es dürchspült das Innere des Filterelements und drückt das Öl vor sich her in die Rohrleitung zum Abführen des kontaminierten Schmieröls. Eine Vorentleerung entfällt. Die erzielbare Abscheiderate ist sehr hoch und liegt bei ca. 85 bis 90%. Damit ist die Restmenge des kontaminierten Schmiermittels, die nicht recycelt werden kann, äußerst gering. Die Kosten für verlorenes Schmiermittel belaufen sich auf ein vertretbares Maß. Die Belastung der Umwelt mit Sondermüll, der aufwendig zu entsorgen ist, ist ebenfalls gering. Darüberhinaus sind die konstruktiven Mittel für das Herauspressen äußerst einfach. Die Entleerung erfolgt in einem Arbeitsgang, eine Vorentleerung ist nicht erforderlich. Aufwendige Zusatzgeräte, die eine mehrfache Montage der Filterelemente erfordern, sind vermieden. Damit sind auch die toxischen Belastungen für das Bedienpersonal und die Kosten für die Konstruktion sehr gering.

Die zweite und dritte kennzeichnende Maßnahme bei der Erfindung beziehen sich auf die weitergehende Reinigung von kontaminierten Schmiermitteln. Durch die Möglichkeit der Verbindung des Ölauffanggefäßes mit einem druckfesten Behälter kann das verschmutzte Schmieröl in einen Raum transportiert werden, in dem es einem relativ hohen Druck ausgesetzt werden kann. Es kann somit unter dem erforderlichen Druck dem druckbeaufschlagbaren Mikrofiltrationsfilter zugeführt werden, um von festen Verunreinigungen befreit zu werden. Solche Mikrofiltrationsfilter sind im Gegensatz zu den komplexen Filterelementen konstruktiv einfach ausgeführt. Sie verfügen nur über einen geringen effektiven Querschnitt, so daß die durch ihren Austausch entstehende Sondermüllmenge äußerst gering ist. Die Wahl des Porendurchmessers der Mikrofiltrationsfilter ist abhängig von den auftretenden Verschmutzungsprodukten, durchgelassene Partikel mit kleinerem Durchmesser liegen unterhalb einer Erfassungsgrenze für maximale Arbeitsplatzkonzentration und belasten das Öl nur noch gering.

An dieser Stelle sei bereits auf einen besonderen Vorteil der Erfindung in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen hingewiesen: die Vorrichtung kann in ihrem Gaskreislauf als vollständig geschlossenes System betrieben werden. Das bedeutet, daß zu keinem Zeitpunkt toxische Gase in die Umgebung entweichen können, so daß die Gefährdung für das Bedienpersonal ohne weitere zu ergreifende Sicherheitsmaßnahmen, wie Atemschutzfilter oder Abzughauben, äußerst gering ist. Gleiches gilt für den Öldurchlauf. Das Öl verläßt die Vorrichtung erst wieder in nahezu unbelastetem Zustand.

Vorzugsweise kann die Filterelementhalterung für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Filterelemente, insbesondere Filterpatronen, ausgebildet sein und ein Sicherheitstrennventil aufweisen. Ein derartiger Aufbau (Chemiefiltersystem) ist aus dem genannten Stand der Technik (Information Anwendungen. . .) bekannt und wird hauptsächlich beim Betrieb von Vakuumpumpen eingesetzt, gerade auch bei der Herstellung von Halbleitern. Die Filterpatronen sind als Tiefbettfilter ausgebildet, die ein adsorbierendes Material mit einer extrem hohen aktiven Oberfläche aufweisen (DE-A 35 43 162). Sie nehmen eine Ölmenge von ca. 2 bis 3 Litern auf und selbst beim vorentleerten, gesättigten Filter wird eine große Menge (ca. 0,4 l) Restöl zurückgehalten. Das Sicherheitstrennventil gewährleistet den sicheren Verschluß einer von der Vakuumpumpe abgenommenen Filterelementhalterung mit gesättigten Filterpatronen. Es kann kein kontaminiertes Öl auslaufen, zumindest solange, wie die Patronen fest mit der Filterelementhalterung verbunden sind. Die Bearbeitung solcher Filterpatronen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deshalb besonders günstig, da erst die nahezu vollständig entleerten Filterpatronen von der Filterelementhalterung abgeschraubt und entsorgt werden. Die Handhabung wird noch erleichtert, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung zur Verbindung der gesättigten Filterelemente mit den beiden Rohrleitungen ein Adapter mit zwei voneinander unabhängigen Durchgangswegen zur Gaszu- bzw. Ölableitung vorgesehen ist, der an entsprechende Öffnungen in der Filterelementhalterung anschließbar ist. Aufwendige Einzelverschraubungen entfallen. Die Filterelementhalterung kann direkt, beispielsweise mit zwei Innensechskantschrauben, mit dem Adapter verbunden werden. Dieser ist seinerseits mit einer Gaszuleitung von der Pumpe und einer Ölableitung fest verbunden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die gesättigten Filterelemente von einer Heizhaube umgeben. Die damit verbundene Erhöhung der Ölviskosität unterstützt die Entleerung der gesättigten Filterelemente. Das dünnflüssigere Öl kann leichter herausgepreßt werden. Erste gasförmig gebundene Verunreinigungen beginnen sich bereits in dieser Stufe zu lösen. Die erhöhte Viskosität ist von besonderem Vorteil, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Mikrofiltrationsfilter als Membranfilter ausgeführt ist. Die eingesetzten Membranen bestehen zwar aus Teflon, der Durchmesser ihrer Sieblochung liegt aber für eine hohe Reinigungseffizienz im Mikrometerbereich, so daß ein dünnflüssigeres Öl einen verminderten Durchpreßdruck erfordert. Feste Verschmutzungspartikel lassen sich besonders gut herausfiltern. Konstruktiv gibt es unterschiedliche Ausführungen von Membranfiltern, im allgemeinen sind sie in druckfesten Behältern montiert. Je nach Verschmutzungsgrad des kontaminierten Öls und erwünschter Filterstandzeit ist die Größe des Filter zu wählen. Günstig ist es, wenn beispielsweise zwei oder mehr Membranfilter konstruktiv parallel nebeneinander angeordnet und vom Öl durchströmt werden. Die Integration der Partikelfilter in das Rohrleitungssystem über Dreiwegeventile ermöglicht aber auch ein Umschalten zwischen den einzelnen Filtern. Damit kann ein zugesetzter Filter ohne Betriebsunterbrechung und ohne Öffnen des Systems, was ein Entweichen von toxischen Gasen zur Folge hätte, ausgetauscht werden. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn ein Membranfilter im Boden des druckfesten Behälters angeordnet ist. Durch die bauliche Vereinigung entfallen druckreduzierende weitere Gehäuse, Rohrleitungen und Verschraubungen.

Nach einer nächsten Erfindungsausgestaltung ist der druckfeste Behälter mit dem Ölauffanggefäß über Rohrleitungen verbindbar. Diese können eine Überlaufleitung für Öl im oberen Gefäßbereich und eine Umfülleitung im unteren Gefäßbereich umfassen. Auf diese Weise kann das Öl mit dem vorhandenen Gaskreislauf über die Pumpe in den druckfesten Behälter befördert werden. Das Gas wird in das Ölauffangegefäß geleitet und drückt das Öl über die Überlauf- und die Umfüllleitung in den druckfesten Behälter. Ein aufwendiges und unsicheres Umfüllen unter erhöhten Sicherheitsmaßnahmen ist vermieden. Die Überlaufleitung dient in erster Linie dem Schutz vor einem Überlaufen des Ölauffangegfäßes. Noch günstiger ist es, wenn das Ölauffanggefäß selbst als druckfester Behälter ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Dimensionierung des Behälters, beispielsweise mit mindestens 3 Liter Aufnahmevolumen, konstruktiver Ausgestaltung, beispielsweise mit Füllstandsanzeige und Warneinrichtungen, und Materialwahl, beispielsweise aus korrosionsbeständigem Edelstahl, reduziert sich der erforderliche Einzelkomponentenaufwand der Vorrichtung nach der Erfindung auf ein Minimum. Neben dem ökonomischen Vorteil ist dies gerade im Hinblick auf die besondere Toxizität und Aggressivität des kontaminierten Schmieröls und die damit verbundenen Schutzmaßnahmen für das Bedienpersonal von besonderem Vorteil, Unterstützt wird die Verringerung der Einzelkomponenten noch, wenn vorzugsweise der druckfeste Behälter als Gaswaschflasche ausgeführt ist. Das Gas, das zum Transport des Öls benötigt wird, durchspült dann auch das aufgefangene Öl und löst dabei gasförmige Verunreinigungen. Diese verlassen zusammen mit dem Spülgas durch einen entsprechenden Auslaß den Druckbehälter. Dieser ist damit wesentlicher Bestandteil der Entgasungsvorrichtung, Spezielle Gaszuführungen sind nicht erforderlich. Die Entgasung wird noch unterstützt, wenn vorzugsweise das Ölauffangegefäß - bzw. der druckfeste Behälter - von einem Heiztopf umgeben ist.

Das Spülgas wird zusammen mit dem hochtoxischen gelösten Gas dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen zugeführt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Reinigungsfiltersystem parallelliegende Filter in Form von Atemschutzfiltern aufweist, die jeweils in einem druckfesten Behälter angeordnet sind, Atemschutzfilter sind vom Einsatz in transportablen Gasmasken als einfache und preisgünstige Filter bekannt, bei denen allerdings keine druckfeste Ausgestaltung erforderlich ist. Bei dem oben genannten druckfesten Behälter kann es sich beispielsweise um eine gegeneinander druckfest verschraubbare Metalldose aus Gehäuse und Deckel handeln, in die der Atemschutzfilter eingesetzt wird. Ein Filtertausch ist unproblematisch. Derartig ausgebildete und stationär angeordnete Gasfilter sind darüberhinaus auch für die Verwendung in anderen Einsatzfällen, beispielsweise bei der ausschließlichen Reinigung von kontaminierten Gasen, ausgezeichnet einsetzbar. Durch die stationäre Parallelanordnung mehrerer Filter wird trotz hoher Reinigungseffektivität ein zu hoher Druckverlust - gegenüber einer Reihenschaltung oder einem dickeren Filter - vermieden. Die Dimensionierung der Behälter, Rohrleitungen und der Pumpe bleibt damit im günstigen Gebiet. Da aber auch die Gasfilter über Dreiwegeventile in das System integriert sind, können auch sie nacheinander zum Einsatz gelangen, was die bereits im Zusammenhang mit den Partikelfiltern genannten Vorteile zur Folge hat.

Bevor ein kontaminiertes Öl als recyceltes Öl wieder in einer Pumpe in Benutzung genommen werden kann, ist seine Güte zu überprüfen. Hierzu kann vorzugsweise vor dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen eine Gaszuleitung, die vorzugsweise als Bypaßleitung ausgeführt ist, zu einem toxikologischen Meßgerät vorgesehen sein. Diese Meßmethode ist direkt und damit besonders zuverlässig. Als direktes Maß für die Güte ist die gesetzlich festgelegte maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK) anzusetzen. Eine Dokumentation ist einfach nachvollziehbar. Bei der Anordnung des Meßgeräts, beispielsweise in Form eines dem Anwendungsgebiet entsprechend ausgewählten Gassensors (beispielsweise H₃-Sensor für Arsin AsH₃ und Phosphin PH₃ in der Halbleitertechnik) oder eines Gasmeßkopfes, in einer Bypaßleitung ist die Geschlossenheit des Systems auch für die Messungen gewährleistet. Anderenfalls können toxische Gase bei den Messungen entweichen, wobei hierbei die Verwendung von universellen Gasdetektionsgeräten, die an entsprechend zu öffnende Prüfanschlüsse gehalten werden, relativ kostengünstig ist. Wenn darüberhinaus auch hinter dem Reinigungsfiltersystem eine weitere Gaszuleitung, wiederum vorzugsweise als Bypaßleitung ausgebildet, zu einem toxikologischen Meßgerät vorgesehen ist, kann auch die Reinigungseffizienz der Filter einfach überwacht werden. Unterscheiden sich die Werte vor und hinter dem Reinigungsfiltersystem nicht mehr, ist es gesättigt und muß durch Filtertausch gewartet werden. Die Bypaßanordnung gewährleistet wiederum die Geschlossenheit des Systems.

Die Anordnungen der Meßgeräte in Bypässen ist dann besonders sinnvoll, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ölentgasungsvorrichtung als geschlossenes System ohne Auspuff ausgebildet ist. Grundsätzlich jedoch kann die Ölentgasungsvorrichtung immer als geschlossenes System ausgebildet sein, auch wenn die Messungen offen erfolgen. Der Gasausstoß ist wesentlich geringer als bei einem System mit Auspuff. In der geschlossenen Ölentgasungsvorrichtung wird das Gas so oft über die Reinigungsfilter geleitet, bis es toxisch unbedenklich ist. Wenn vorzugsweise auch ein Rückgewinnungsgefäß mit bereits mikrofiltriertem Schmieröl in das geschlossene Gasumlaufsystem einbezogen ist, besteht die Möglichkeit, auch das bereits von festen Verunreinigungen, deren Durchmesser größer als der Membranporendurchmesser ist, befreite und damit bis auf geringe Rückstände theoretisch saubere Öl noch auf eventuell vorhandene Verschmutzungen untersuchen zu können. Derartige Verschmutzungen werden dabei von dem durchgeleiteten Gas gebunden und im toxikologischen Meßgerät vor dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen detektiert. Die hohe Güte und damit die weitgehende Unbedenklichkeit des gereinigten Öls ist sichergestellt. Dabei steht das gereinigte Öl für seine Wiederverwendung direkt in einem entsprechenden Behälter zur Verfügung und muß nicht erst aus der Pumpe abgezogen werden. Wegen der geringen Restbelastung sollte das gereinigte Öl vorzugsweise dem gleichen Prozeß in der gleichen Anlage wieder zugeführt werden, dem es zuvor in kontaminiertem Zustand entzogen wurde.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gesamte Vorrichtung als geschlossenes System ausgeführt ist. Ein Entweichen von toxisch noch belastetem Gas in die Umgebung ist damit, wie bereits weiter oben ausgeführt, zu jedem Betriebszeitpunkt sicher vermieden. Die dem Gasumlauf bei der Reinigung der Ölmenge aus einem gesättigten Filterelement zugeführte Gasmenge ist relativ gering und kann ohne weiteres aufgenommen werden. Demgegenüber ist die mit einem entleerten Filterelement abgezogene Gasmenge sehr viel größer. Deshalb ist ein Druckausgleich durch eine Gaszuführung, vorzugsweise über eine zusätzliche Druckgasversorgung, erforderlich. Für diese kann vorteilhafterweise in der weiteren Rohrleitung, über die das Gasgemisch in das Filterelement hineingepreßt wird, eine Anschlußleitung vorgesehen sein. Über die zusätzliche Druckgasversorgung, insbesondere mit Stickstoff, wird immer dann Gas in das System nachgeliefert, wenn die Pumpe keinen Überdruck mehr erbringt. Neben der Aufgabe des Druckausgleichs im geschlossenen System kann mit einer derartigen zusätzlichen Druckgasversorgung in einem offenen System die Zuleitung des zu prüfenden Gases zu den Meßgeräten gewährleistet werden. Grundsätzlich jedoch ist eine zusätzliche Druckgasversorgung in einem offenen System nicht unbedingt erforderlich, da hier ein Druckausgleich über die offenen Prüfleitungen zu den Meßgeräten erfolgen kann. Die zusätzliche Druckgasversorgung kann weiterhin verwendet werden, um den Arbeitsdruck im System über die Pumpenleistung hinaus zu erhöhen, was mit einer Beschleunigung des Arbeitsprozesses gleichbedeutend ist. Dabei ist jedoch für einen Überdruckschutz der Pumpe zu sorgen, beispielsweise durch ein Überdruckventil direkt auf der Druckseite der Pumpe, wobei allerdings toxische Abluft entsteht. Besser ist eine Druckerhöhung im System durch die Verwendung einer geeigneten Pumpe.

Alle genannten Vorrichtungsteile und die damit verbundenen Verfahrensschritte gingen von einer baulichen Vereinigung der entsprechenden Anlagenteile aus. Dies ist kostengünstig und in den meisten Anwendungsfällen sinnvoll, Trotzdem kann es Einsatzfälle geben, für die es günstiger ist, wenn die Vorrichtungsteile zur Rückgewinnung des kontaminierten Schmieröls und die Vorrichtungsteile zu dessen Reinigung funktionell voneinander unabhängig betreibbar sind. Dies kann beispielsweise abhängig sein von den Mengen oder dem Verschmutzungsgrad des kontaminierten Schmiermittels. Entsprechend der Anlagengröße und der Auslegung der Einzelkomponenten kann auch eine Trennung zur Verringerung des auftretenden Druckverlustes durch Verringerung der Anlagenkomponenten sinnvoll sein. Dabei kann beispielsweise grundsätzlich jeweils nur ein Anlagenteil mit gegebenenfalls gemeinsamer Pumpe zum Einsatz gelangen, oder die Systeme werden zeitlich nacheinander betrieben.

Anhand von Erläuterungen zu den nachfolgenden Figuren, die sich auf den prinzipiellen Aufbau der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel als geschlossenes System beziehen, soll die Erfindung in ihrem wesentlichen Charakter noch verdeutlicht werden. Die Fig. 1 bis 4 zeigen, schematisch jeweils in einem Flußschaltbild vereinfacht dargestellt, vier charakteristische Arbeitsphasen, in denen sich die Vorrichtung befinden kann.

Es zeigt im einzelnen

Fig. 1, die Vorrichtung in der Arbeitsphase "Filter entleeren",

Fig. 2 die Vorrichtung in der Arbeitsphase "Öl entgasen",

Fig. 3 die Vorrichtung in der Arbeitsphase "Ölüberdruckzuführung",

Fig. 4 die Vorrichtung in der Arbeitsphase "Mikrofiltration".

Zunächst wird an dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 4 der Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten Schmierölen als geschlossenes System beschrieben. Einzelne erfindungswesentliche Bauelemente werden näher erläutert. Darüberhinaus befinden sich eine Reihe von Zwei- und Dreiwegeventilen (2V, 3V) in der Schaltung, die durchgehend numeriert und in ihrem Zustand gekennzeichnet sind (geschlossene Ventilsitze schwarz). Rückschlagventile sind der Übersicht halber nicht weiter bezeichnet und durch einen Kugelsitz (Öffnen vom Sitz weg) dargestellt. Ölfüllungen sind durch eine Flächenmusterung angedeutet. Die Strömungsrichtungen von Gas und Öl sind durch Pfeile gekennzeichnet.

Auf einer Filterelementhalterung 2 sind zwei zu entleerende Filterelemente 3, insbesondere Filterpatronen, parallel angeordnet. Diese sind mittels einer Heizhaube 4 beheizbar. Die Filterpatronen sind mit hochtoxischem Arsin und Phosphin gesättigt und enthalten ein damit kontaminiertes Öl, insbesondere Fomblinöl PFPE der Firma Montedison. Die Filterelementhalterung 2 dient dem Anschluß der Filterelemente 3 an eine Pumpe 5. Dieser erfolgt in einer Schräglage im Bereich von 40 bis 70, so daß der Ölauslauf unterstützt wird. Die Filterelementhalterung 2 weist ein Sicherheitstrennventil 6 auf, mit dem der Öldurchfluß () aus den gesättigten Filterelementen 3 unterbrochen werden kann. Alle Durchgangsöffnungen sind im demontierten Zustand der Filterelementhalterung 2 verschlossen, so daß diese für sich ebenfalls ein abgeschlossenes System bildet. Im schrägen Einbauzustand befindet sich das Sicherheitstrennventil 6 am tiefsten Punkt der Filterelementhalterung 2. Über diese können die Filterelemente 3 auch an eine Arbeitspumpe angeschlossen werden (Chemiefiltersystem der Firma Leybold-Heraeus, Köln). Die Pumpe 5 ist als geschlossene Kreislaufpumpe ausgeführt, im gewählten Beispiel als Membranpumpe mit einer Teflonmembran für korrosive Medien. Die Arbeitsdrücke der Membranpumpe 5 liegen im Bereich von 1 bis 10 bar Differenzdruck. Aus der Filterelementhalterung 2 führt eine Rohrleitung 7 zum Abführen des kontaminierten Schmieröls heraus. Eine weitere Rohrleitung 8 zur Zuführung eines Gases ist über die Filterelementhalterung 2 mit dem Inneren der Filterelemente 3 und der Membranpumpe 5 verbunden. Das durch die Gaseinleitung aus den gesättigten Filterelementen 3 herausgepreßte Öl wird einem Ölauffanggefäß 9 zugeleitet. Dieses weist verschiedene Zu- und Ableitungen auf und ist über einen Heiztopf 10 ebenfalls beheizbar. Die Temperatur im Innern ist über ein Thermometer 11 feststellbar. Über den Stutzen für das Thermometer 11 kann im Bedarfsfall externes kontaminiertes Öl zugeführt werden. Das System ist dann jedoch offen, so daß entsprechende Sicherheitsmaßnahmen einzuhalten sind. Das Ölauffanggefäß 9 ist zum Umfüllen des Öls über eine Umfülleitung 12 und eine Überlaufleitung 13 mit einem druckfesten Behälter 14 verbunden, der auch als Gaswaschflasche dient. Weiterhin besteht eine Gasleitung 15 zwischen den Behältern 9, 14 als Teil einer Ölentgasungsvorrichtung 16, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Auspuff als Teil des geschlossenen Systems ausgebildet ist. Vom druckfesten Behälter 14 führt eine nächste Rohrleitung 17 zu einem Reinigungsfiltersystem für feste Verunreinigungen 18, hier zwei parallel angeordnete Mikrofiltrationsfilter 19 in Form von Membranfiltern (SM 16254, Edelstahlfiltrationsgerät der Firma Sartorius, Göttingen), die mittels der Dreiwegeventile 3V5 und 3V6 auch einzeln betrieben oder austgetauscht werden können. Die Mikrofiltrationsfilter 19 sind mit einem Ölrückgewinnungsgefäß 20 für das mikrofiltrierte Schmieröl verbunden, das auch in den geschlossenen Kreislauf der Ölentgasungsvorrichtung 16 und damit des ganzen Systems miteinbezogen ist.

Der druckfeste Behälter 14 ist weiterhin verbunden mit einem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen 21 in Form von zwei parallel angeordneten Atemschutzfiltern 22. Atemschutzfilter 22 ansich sind bekannt von ihrer Verwendung in transportablen Gasmasken (Fa. Auer). Sie werden im Handel in Dosenform zum schnellen Filterwechsel und leichter Entsorgung als Sondermüll angeboten und weisen Filtermaterialien aus verschiedenen Gewebesorten, Aktivkohle oder Zeolith auf. Für ihren Einsatz im Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen 21 sind sie jeweils in einer weiteren Dose aus Gehäuse und Schraubdeckel mit zwischenliegendem Dichtring (nicht weiter dargestellt) angeordnet, die sich druckdicht verschließen läßt und über zwei Gasanschlüsse ("Swagelok") verfügt, einer Gaszuführung 23 und einer Gasableitung 24. Die Atemschutzfilter 22 sind mit Dreiwegeventilen 3V7 und 3V8 parallel angeordnet, so daß ein einzelner oder gemeinsamer Betrieb möglich ist. Vor ihnen ist über eine Bypaßleitung 25 ein toxikologisches Meßgerät 26 (Gasmeßkopf, Fa. Bionics) zur Überwachung der Schmierölgüte und dahinter über eine weitere Bypaßleitung 27 ein weiteres toxikologisches Meßgerät 28 (s. o.) zur Kontrolle des Zustands der Atemschutzfilter 22 angordnet. Die Gasprüfanordnung ist damit in den geschlossenen Kreislauf integriert, der dahinter wieder zur Membranpumpe 5 führt. Nicht weiter dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel für ein offenes Sytem, bei dem die Bypaßleitungen 25, 27 als offene Gaszuleitungen zu Prüfgeräten (Toxtestgerät, Fa. Dräger) ausgebildet sind.

Bei dem dargestellten geschlossenen System werden größere Mengen Gasgemisch mit den entleerten Filterelementen 3 abgegeben. Der erforderliche Druckausgleich in Form von nachgeliefertem Gas, insbesondere Stickstoff, erfolgt über eine zusätzliche Druckgasversorgung 29, die über eine Anschlußleitung 30 in der weiteren Rohrleitung 8 mit dem geschlossenen System verbunden ist. Das eingebaute Rückschlagventil sorgt dafür, daß Stickstoff nur dann eingespeist wird, wenn die erforderliche Druckdifferenz nicht ansteht. Über die zusätzliche Druckgasversorgung 29 kann darüberhinaus der Arbeitsdruck im System eingestellt werden, wenn dieser von der Pumpe 5 allein nicht aufgebracht werden kann. Im Falle eines offenen Systems wird über die zusätzliche Druckgasversorgung 29 die Durchspülung der Prüfgeräte gewährleistet.

Nachdem im einzelnen der konstruktive Aufbau der Vorrichtung 1 zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten Schmierölen im wesentlichen beschrieben wurde, soll im folgenden kurz die zugehörige Verfahrensweise erläutert werden.

In Fig. 1 ist die Phase "Filter entleeren" dargestellt. Zunächst wird das zurückzugewinnende Fomblinöl in den gesättigten Filterelementen 3 über die Heizhaube 4 erwärmt. Die Dreiwegeventile 3V1 bis 3V4 sind entsprechend Darstellung geöffnet. Die Membranpumpe 5 drückt über die weitere Rohrleitung 8 Gas bzw. Gasgemisch in die Filterelementhalterung 2, wodurch das erwärmte Fomblinöl aus den Filterelementen 3 über die Rohrleitung 7 herausgepreßt und in das Ölauffanggefäß 9 geleitet wird. Nach Erreichen einer durch die Überlaufleitung 13 vorgegebenen Füllstandshöhe im Ölauffanggefäß 9 wird nachfolgendes Fomblinöl in den druckfesten Behälter 14 geleitet. Die optimale Entleerungszeit für die Filterelemente 3 des Chemiefiltersystems mit ca. 2 bis 3 Litern Gesamtinhalt liegt im Bereich von 2 bis 3 Stunden je nach Kontaminierungszustand. Danach wird die Filterelementhalterung 2 gegen eine andere mit gesättigten Filterelementen 3 ausgetauscht. Dabei wird das Sicherheitstrennventil 6 über einen Handgriff von Betrieb auf Wechsel (90-Drehung) gestellt. Das geschlossene System wird also nicht geöffnet, es wird nur in zwei kleinere Systeme aufgeteilt, so daß die Betriebssicherheit gewährleistet ist. Nach dem Abkühlen der Filterelemente 3 werden diese von der Filterelementhalterung 2 unter Einhaltung der üblichen Sicherheitsmaßnahmen (Chemieabzug oder Atemschutz) abgenommen und als Sondermüll entsorgt. Die Filterelementhalterung 2 wird danach wieder dem Arbeitspumpenbetrieb zugeführt oder mit neuen gesättigten Filterelementen 3 oder mit Blindflaschen bestückt.

Die Fig. 2 zeigt die Phase "Ausgasen". Dazu wird das Dreiwegeventil 3V1 umgeschaltet. Die Dreiwegeventile 3V2 bis 3V4 sind entsprechend Darstellung geschaltet. Das im Ölauffanggefäß 9 gesammelte kontaminierte Fomblinöl wird über den Heiztopf 10 erwärmt und enthaltene toxische Gase lösen sich. Die Membranpumpe 5 drückt Gasgemisch durch das Fomblinöl, so daß die gelösten Gase über den als weitere Gaswaschflasche arbeitenden druckfesten Behälter 14 dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen 21 zugeführt werden. Durch Öffnen der Dreiwegeventile 3V9 und 3V10 können die bereits beschriebenen toxikologischen Tests im geschlossenen System ohne Auspuff durchgeführt werden. Bei Erreichen von Schadstoffkonzentrationwerten unterhalb der maximal zulässigen Arbeitsplatzkonzentration (MAK) ist der Ausheizvorgang beendet. Das gereinigte Gasgemsich verbleibt im geschlossenen Kreislauf der Ölentgasungsvorrichtung 16. Ein Teil wird mit den geleerten Filterelementen 3 entfernt. Der Druckausgleich erfolgt über die zusätzliche Druckgasversorgung 29.

Der Fig. 3 ist die "Ölüberdruckzuführung" zu entnehmen. Diese ist erforderlich, da die Mikrofiltration unter einem relativ hohen Druck erfolgt. Ist der druckfeste Behälter 14 gleichzeitig als Ölauffanggefäß 9 ausgeführt, entfällt diese Phase. Zur Ölüberdruckzuführung wird das Dreiwegeventil 3V3 umgeschaltet. Die Dreiwegeventile 3V1, 3V2 und 3V4 sind entsprechend Darstellung geschaltet. Die Membranpumpe 5 drückt Gasgemisch in das Ölauffanggefäß 9, so daß das enthaltene Fomblinöl über die Umfülleitung 12 in den druckfesten Behälter 14 gedrückt wird. Die Füllung erfolgt bis zum Ertönen eines akustischen Signals. Eine Druckerhöhung kann über die zusätzliche Druckgasversorgung 29 erfolgen, die Druckentlastung muß dann allerdings im Auspuffbetrieb erfolgen.

In der Fig. 4 ist die Phase "Mikrofiltration" dargestellt. Dazu werden die Ventile 3V2, 3V3 und 3V4 umgeschaltet. Das Dreiwegeventil 3V1 ist entsprechend Darstellung geschaltet, die beiden Zweiwegeventile 2V1 und 2V2 sind geöffnet. Die Membranpumpe 5 drückt Gasgemisch in den druckfesten Behälter 14, so daß das über das Ventil 2V2 ausfließende Fomblinöl unter Druck dem Reinigungssystem für feste Verunreinigungen 18 zugeführt wird. Wenn das Fomblinöl komplett in das Ölrückgewinnungsgefäß 20 gefiltert worden ist, kann nach Umschalten des Ventils 3V9 über den geschlossenen Gasumlauf, in den das Ölrückgewinnungsgefäß 20 einbezogen ist, erneut eine MAK-Kontrolle durchgeführt werden. Bis zum Erreichen von unkritischen Werten kann das bereits filtrierte Öl noch über den Gasumlauf gereinigt werden, danach kann das gefüllte Ölrückgewinnungsgefäß 20, welches nunmehr recyceltes Fomblinöl höchster Qualität enthält, durch ein leeres Gefäß ersetzt werden. Noch nicht in den druckfesten Behälter 14 aus dem Ölauffanggefäß 9 gefördertes Öl kann entsprechend der Phase "Ölüberdruckzuführung" nunmehr gereinigt werden. Ist der druckfeste Behälter 14 ausreichend groß gewählt, entfällt dieser Schritt.

Die beschriebenen vier Arbeitsphasen beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminiertem Schmieröl. Bei einer funktionell betriebenen Trennung der beiden Vorrichtungsteile ist die Phase 1 der Rückgewinnung zuzuordnen. Zur Reinigung zählen dann die Phasen 2 bis 4.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten Schmierölen

2

Filterelementhalterung

3

Filterelement

4

Heizhaube

5

Membranpumpe

6

Sicherheitstrennventil

7

Rohrleitung

8

weitere Rohrleitung

9

Ölauffanggefäß

10

Heiztopf

11

Thermometer

12

Umfülleitung

13

Überlaufleitung

14

druckfester Behälter

15

Gasleitung

16

Ölentgasungvorrichtung

17

nächste Rohrleitung

18

Reinigungsfiltersystem für feste Verunreinigungen

19

Mikrofiltrationsfilter

20

Ölrückgewinnungsgefäß

21

Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen

22

Atemschutzfilter

23

Gaszuführung

24

Gasableitung

25

Bypaßleitung

26

toxikologisches Meßgerät

27

weitere Bypaßleitung

28

weiteres toxikologisches Meßgerät

29

zusätzliche Druckgasversorgung

30

Anschlußleitung

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung und Reinigung von kontaminierten Schmierölen aus gesättigten Filterelementen mit einer Pumpe, einem Ölauffanggefäß, einer Ölentgasungsvorrichtung, Reinigungsfiltersystemen für gasförmige und feste Verunreinigungen, einer Überwachungseinrichtung für die Güte des gereinigten Schmieröls sowie mit einer Filterelementhalterung, die über eine Rohrleitung zum Abführen des kontaminierten Schmieröls aus den gesättigten Filterelementen mit der Pumpe verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Rohrleitung (8) zur Zuführung eines Spülgases, die über die Filterelementhalterung (2) mit den gesättigten Filterelementen (3) verbindbar ist, und ein druckfester Behälter (14) vorhanden sind und daß das Reinigungsfiltersystem für feste Verunreinigungen (18) einen druckbeaufschlagbaren Mikrofiltrationsfilter (19) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelementhalterung (2) für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Filterelemente (3), insbesondere Filterpatronen, ausgebildet ist und ein Sicherheitstrennventil (6) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der gesättigten Filterelemente (3) mit den beiden Rohrleitungen (7, 8) ein Adapter mit zwei voneinander unabhängigen Durchgangswegen zur Gaszuführung bzw. Ölableitung vorgesehen ist, der an entsprechende Öffnungen in der Filterelementhalterung (2) anschließbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigten Filterelemente (3) von einer Heizhaube (4) umgeben sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrofiltrationsfilter (19) als Membranfilter ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Membranfilter im Boden des druckfesten Behälters (14) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der druckfeste Behälter (14) mit dem Ölauffanggefäß (9) über Rohrleitungen (12, 13) verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölauffanggefäß (9) selbst als druckfester Behälter (14) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der druckfeste Behälter (14) als Gaswaschflasche ausgeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölauffanggefäß (9) von einem Heiztopf (10) umgeben ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen (21) parallelliegende Filter in Form von Atemschutzfiltern (22) aufweist, die jeweils in einem druckdichten Gehäuse angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen (21) eine Gaszuleitung zu einem toxikologischen Meßgerät (26) zur Überwachung der Güte des gereinigten Schmieröls vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitung als Bypaßleitung (25) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Reinigungsfiltersystem für gasförmige Verunreinigungen (21) eine weitere Gaszuleitung zu einem weiterem toxikologischen Meßgerät (28) zur Überwachung seiner Reinigungseffizienz vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Gaszuleitung als weitere Bypaßleitung (27) ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölentgasungsvorrichtung (16) als geschlossenes System ohne Auspuff ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in das geschlossene System auch ein Ölrückgewinnungsgefäß (20) mit bereits mikrofiltrierten Schmieröl einbezogen ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, 13, 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vorrichtung (1) als geschlossenes System ausgeführt ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der weiteren Rohrleitung (8) eine Anschlußleitung (30) für eine zusätzliche Druckgasversorgung (29) vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungsteile zur Rückgewinnung des kontaminierten Schmieröls von den Vorrichtungsteilen zu dessen Reinigung funktionell voneinander unabhängig betreibbar sind.