DE19620513C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades bei der Oberflächenbehandlung von Werkstücken, wobei dem Entfettungsbad ein Umlaufbehälter nachgeordnet ist, welcher über einen Kreislauf mit einer Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung verbunden ist und nach der Filtrationseinrichtung ein Permeatsammelbehälter angeordnet ist, welcher eine Verbindung zum Entfettungsbad aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades in einer solchen Vorrichtung.

Ein Verfahren und eine Reinigungsanlage zur Aufbereitung von einer Reinigungsflüssigkeit durch Filtration ist in der DE 41 23 827 A1 beschrieben. Nach dem bekannten Verfahren wird in einem Reinigungsprozeß verbrauchte Reinigungsflüssigkeit entnommen und einem Filtrationskreislauf zugeführt. Zumindest ein Teil des aus der Filtration gewonnenen Permeats wird zum Reinigungsprozess zurückgeführt, während ein anderer Teil des Permeats dem Filtrationskreislauf entnommen wird sowie in eine im Wesentlichen nur Öl und/oder Fett aufweisende Phase und eine wässrige Phase getrennt wird. Die Reinigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein Entfettungsbad, welches mit einer Filtrationseinrichtung zur Zuleitung von verbrauchter Reinigungsflüssigkeit und einer damit verbundenen Permeatleitung im Kreislauf steht. Ferner ist im Kreislauf ein Beruhigungsbehälter zur Herstellung der Öl- respektive Fett- und Wasserphase vorgesehen.

Es wird bei der Oberflächenbeschichtung von Werkstücken ständig angestrebt, die Standzeiten einzelner Bäder zu verlängern. Insbesondere Entfettungsbäder mit alkalischen Reini­ gungslösungen lassen sich durch Entfernen der angereicherten emulgierten Öle und Fette durch Mikro- oder Ultrafiltration relativ einfach regenerieren.

Aus dem Fachbuch "Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik für die metallverarbeitende Industrie" (L. Hartinger, "Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik für die metallverarbeitende Industrie", Carl Hanser Verlag München - Wien, 2. Auflage Seite 486 bis 487) ist es ferner bekannt, daß neben den entstehenden Retentaten (Konzentrate der Öle und anderen Verunreinigungen) mit einem Ölgehalt bis zu 50% auch ca. 40% der Entfettungschemikalien einzusparen sind. Als Kriterien für die Regeneration sind insbesondere der pH-Wert und die Temperaturbeständigkeit des eingesetzten Membranmaterials für die Mikro- oder Ultrafiltration und die Wahl geeigneter, insbesondere ultrafiltrationsgerechter Entfettungspräparate zu nennen. Hierzu ist im Fachbuch eine Vorrichtung, bei welcher die Entfettungslösung aus dem Entfettungsbad nach Entfernen von Öl und mechanischen Verunreinigungen niveaugesteuert in einen Umlaufbehälter überführt wird. Der Umlaufbehälter ist in einem Kreislauf mit einer Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung verbunden. Dabei wird das Retentat bis zu einer vorgebbaren Konzentration aufkonzentriert und dann zum Entsorgen abgelassen. Die gereinigte Entfettungslösung (Permeat) wird, meist über einen Permeatsammelbehälter, in das Entfettungsbad zurückgeführt. Als nachteilig erweist es sich hierbei, daß die Permeatleistung mit steigender Eindickung im Umlaufbehälter nachläßt. Die Membranen der Filtrationseinrichtung müssen in Abständen gereinigt werden. Daher kann eine derartig beschriebene Vorrichtung nur mit Unterbrechungen arbeiten, was stark den Arbeitsablauf einer Oberflächenbehandlung beeinträchtigt.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Stand­ zeitverlängerung eines Entfettungsbades in der Oberflächenbehandlung von Werkstücken zu schaffen, wobei ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung gewährleistet sein soll.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Vorrichtung und eine Verfahren mit den in den Patentansprüchen 1 bzw. 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung gen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachfolgenden Unteran­ sprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Entfettungs­ lösung im Entfettungsbad einer längere Standzeit aufweist. Die Erfindung ermöglicht weiterhin einen kontinuierlichen Betrieb des Entfettungsbades bei der Oberflächenbehandlung der Werkstücke. Ein zusätzliches Becken ohne starke Badbewegung ist, ebenso wie eine bereits vorhandene Filtrationseinrichtung, nach dem Umlaufbehälter angeordnet und wird unabhängig von dem Durchgang von Entfettungsmittellösung durch die Filtrationseinrichtung ebenfalls mit Entfettungsmittellösung gefüllt. In diesem Zusatzbecken wird durch Entfernen von sich an der Oberfläche absetzenden Verunreinigungen und Ölen zusätzlich zu dem Permaet aus der Fil­ trationseinrichtung weitere wiederverwendbare Entfettungsmittellösung gewonnen und in einen gemeinsamen Permaetsammelbehälter gegeben. Die im Permaetsammelbehälter be­ findliche gereinigte Lösung wird, den Kreis schließend, wieder dem Entfettungsbad zugeführt. Diese einzelnen Verfahrensschritte laufen ständig nacheinander ab. Damit kann das Entfet­ tungsbad lange genutzt werden und braucht erst nach viel längerer Zeit, als bisher üblich, wieder neu angesetzt zu werden. Die konstant bleibende Permeatleistung gewährleistet einen besseren Wirkungsgrad des Entfettungsbades. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrich­ tung sieht im zusätzlichen Becken an dessen Oberfläche einen Skimmer zur Entnahme von aufsteigenden Ölen und/oder anderen Verunreinigungen vor. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist dieser Skimmer als Scheibenskimmer ausgebildet. Durch zwischenge­ schaltete Pumpen wird der Flüssigkeitstransport in der Anlage verstärkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben:
Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades (1). Nach dem Entfettungsbad (1) ist ein Umlaufbehälter (2) angeordnet, der einerseits Entfettungslö­ sung aus dem Entfettungsbad (1) und andererseits aufkonzentrierte Öle und anderen Verun­ reinigungen aus einer Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) aufnimmt. Im Umlaufbehäl­ ter (2) halten sowohl ein Zufluß aus dem Entfettungsbad (1) als auch ein Zu- und ein Abfluß aus der Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) die eingeleitete Entfettungslösung in stän­ diger Bewegung. Durch diese in Bewegung befindliche Lösung können sich Öle oder andere Verunreinigungen nicht absetzen. Dadurch sind sie hier auch nicht direkt und gezielt zu ent­ sorgen.

Aus dem Entfettungsbad (1) gelangt ein Teil der sich darin befindlichen Entfettungslösung durch Schwerkraft in einen im Umlaufbehälter (2) befindlichen Vorfilter (6), welcher erste feste Verunreinigungen zurückhält. Innerhalb dieses Vorfilters (6) ist ein Niveausensor (13) ange­ ordnet, welcher mit einer Ventilsteuerung (14) verbunden ist. Diese Ventilsteuerung (14) regelt die Menge des Zulaufes der Entfettungslösung in den Umlaufbehälter (2), damit dieser einer­ seits nicht überlaufen und andererseits immer genügend Flüssigkeit für nachfolgende Be­ hälter (3, 4) zur Verfügung stellen kann. Dieser Teil einer grob gereinigten Entfettungslösung aus dem Umlaufbehälter (2) wird mittels einer Pumpe (12) zur Mikro- oder Ultrafiltrationsein­ richtung (3) befördert. Als Pumpe (12) ist hier beispielsweise eine Kreiselpumpe einsetzbar. In der Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) erfolgt eine Abtrennung von sauberem Permeat, welches in einem Permeatsammelbehälter (5) aufgefangen wird, bevor es dem Entfettungs­ bad (1) wieder zugeführt wird. Neben dem Permeat anfallendes Retentat wird gesammelt, abgelassen und entsorgt, wenn es eine vorgegebene Konzentration erreicht hat.

Nach diesem Umlaufbehälter (2) ist zusätzlich und parallel zur Mikro- oder Ultrafiltrationsein­ richtung (3) ein weiteres Becken (4) angeordnet. Beide Behälterbecken (2, 4) sind in ihren unteren Bereichen über eine Leitung (7.1) miteinander verbunden. Die Leitung (7.1) ist vorteil­ hafterweise mit einem Ventil (8) verschließbar ausgestaltet. Während ein Teil der Entfettungs­ lösung aus dem Umlaufbehälter (2) durch die Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) gelangt, wird ein weiterer Teil über die Rohrleitung (7.1) in das Becken (4) überführt. Durch das zusätz­ lich vorhandene Becken (4) kann eine zu starke Ölanreicherung im Umlaufbehälter (2) und damit eine schlechtere Permeatleistung verhindert werden. Im zusätzlichen Becken (4) ist kei­ ne starke Badbewegung vorhanden, da die Zu- und Ableitungen (7.1, 7.2) nur in den unteren Bereichen der Becken (2, 4) angeordnet sind. Durch die verschwindend geringen Bewegun­ gen der Lösung im Becken (4) können sich Öle und andere Verunreinigungen an dessen Oberfläche ansammeln. Die Verunreinigungen werden durch bekannte mechanische Einrich­ tungen (9), beispielsweise durch einen Skimmer entfernt. Eine beispielhafte Ausgestaltung sieht hierzu einen Scheibenskimmer (9) vor.

Über eine Pumpe (10) wird aus dem unteren Bereich des Ruhebeckens (4) kontinuierlich oder bedarfsweise eine bestimmte Menge der in diesem Becken (4) abgesetzten Entfettungslösung entnommen, welche weitgehend frei von Ölen und festen Stoffen ist. Die Pumpe (10) befördert diese saubere Lösung in den Permeatsammelbehälter (5). Dadurch wird ein Austausch der Entfettungslösung über die Leitung (7.1) vom Umlaufbehälter (2) in das Ruhebecken (4) ge­ währleistet werden. Die aus dem Ruhebecken (4) wieder entnommene Entfettungslösung ent­ hält nur noch weniger Öl und Verunreinigungen als die Lösung, welche sich nach einer Werk­ stückbehandlung im Entfettungsbad (1) befindet. Sie wird also mit dem Permeat aus der Mi­ kro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) im Permeatsammelbehälter (5) vermischt und gemein­ sam über die Pumpe (11) wieder zurück ins Entfettungsbad (1) geführt. Druckluftmembran­ pumpen mit definierter Leistung sind zum Einsatz als Pumpen (10 und 11) besonders geeig­ net.

Claims (11)

1. Vorrichtung für eine Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades bei der Oberflächenbe­ handlung von Werkstücken, wobei nach dem Entfettungsbad ein Umlaufbehälter angeordnet ist, welcher in einem Kreislauf mit einer Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung verbunden ist und ein Permeatsammelbehälter der Filtrationseinrichtung nachgeordnet ist, wobei dieser eine Verbindung zum Entfettungsbad aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß neben der Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) ein Ruhebecken (4) nach dem Um­ laufbehälter (2) angeordnet ist, und
daß eine Leitung (7.1) den Umlaufbehälter (2) mit dem Ruhebecken (4) verbindet und
daß dieses Ruhebecken (4) über eine Leitung (7.2) mit dem Permeatsammelbehälter (5) ver­ bunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (7.1) in den unteren Bereichen von Ruhebecken (4) und Umlaufbehälter (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (7.1) verschließbar ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Ruhebeckens (4) ein mechanischer Abräumer (9) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Abräumer (9) als Scheibenskimmer ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ruhebecken (4) und dem Permeatsammelbehälter (5) eine Pumpe (10) und zwischen dem Permeatsammelbehälter (5) und dem Entfettungsbad (1) eine weitere Pumpe (11) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß eine, zwischen dem Umlaufbehälter (2) und der Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) angeordnete, Pumpe (12) als Kreiselpumpe und die Pumpen (10 und 11) als Druckluftmem­ branpumpen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet daß im Umlaufbehälter (2) ein Vorfilter (6) mit einem Niveausensor (13) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet daß der Niveausensor (13) mit einer Ventilsteuerung (14) für den Zulauf der Entfettungslösung in den Umlaufbehälter (2) verbunden ist.

10. Verfahren zur Standzeitverlängerung eines Entfettungsbades unter Verwendung einer Vor­ richtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Teil einer Entfettungslösung aus einem Entfettungsbad in einen Umlaufbehälter und von dort im Kreislauf durch eine Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung gegeben wird und ein beim Filtrieren entstehendes Permeat wieder dem Entfettungsbad zugeführt wird dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der aus dem Entfettungsbad (1) in den Umlaufbehälter (2) beförderten Entfet­ tungslösung über die Verbindung (7.1) in das Ruhebecken (4) gelangt, wobei sich im Ruhe­ becken (4) an der Oberfläche eine Schicht aus Verunreinigungen absetzt, welche mit einem mechanischen Abräumer (9) entfernt wird
und daß die Lösung ohne Verunreinigungen aus dem Ruhebecken (4) wieder dem Entfet­ tungsbad (1) zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung aus dem unteren Bereich des Ruhebeckens (4) gemeinsam mit dem Permeat aus der Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung (3) in dem Permeatsammelbehälter (5) gesam­ melt und dann in das Entfettungsbad (1) zurückgeführt wird.