DE20013780U1 - Mechanisch-biologische Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage - Google Patents
Mechanisch-biologische KühlschmierstoffaufbereitungsanlageInfo
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Description
Mechanisch-biologische Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufbereitungsanlage zur mechanischbiologischen Stabilisierung und Belüftung von Kühlschmierstoffen mittels Sedimentation, feinstblasjger Belüftung und Ölabscheidung für den gewerblichen und industriellen Einsatz.
Bei der industriellen und gewerblichen Metallverarbeitung wird zur Kühlung und Schmierung der Werkzeuge Kühlschmierstoff (Mineralöl-Wasser-Emulsion) verwendet, um die Standzeit der Werkzeuge zu verlängern. Diese Kühlschmierstoffe (KSS) müssen ohne eine Behandlung bislang sehr häufig gewechselt und entsorgt werden (ca. alle 3 bis 4 Monate), da es insbesondere im Sommer zu einer starken Geruchsentwicklung durch Faulbakterien kommt. Dabei ist der Kühlschmierstoff in seinen Eigenschaften als Kühl- und Schmierstoff nicht verbraucht und kann durch eine geeignete Aufbereitungstechnik wesentlich länger verwendet werden. Durch die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage kann die Standzeit der in den Produktionsmaschinen eingesetzten Kühlschmierstoffe deutlich verlängert werden, da die Geruchsbildung durch anaerobe Faulbakterien verhindert wird. Die Standzeit der Kühlschmierstoffe wird dabei mindestens verdreifacht. Die Standzeit ist dabei von unterschiedlichen Einflußfaktoren wie Inhaltsstoffen, Temperatur etc. abhängig und kann deshalb auch noch deutlich höher liegen. Durch die Aufbereitung können somit erhebliche Mengen an neuem Kühlschmierstoff eingespart werden. Die Menge an alten Kühlschmierstoffen, die jährlich als Sondermüll entsorgt werden muß, wird in gleichem Maß reduziert, wie die Standzeit erhöht werden kann.
Um die Geruchsbelästigungen verringern zu können und dadurch die Be- und Entsorgungskosten zu reduzieren, werden den Kühlschmierstoffen bislang oft chemische Konservierungsmittel wie z. B. Formaldehyd zugegeben. Diese chemischen Konservierungsstoffe sind für den Menschen oft gesundheitsschädlich und müssen dem Kühlschmierstoff permanent zugeführt werden. Diese sog. Biozide töten die anaeroben Faulbakterien im Kühlschmierstoff ab. Dadurch wird die Faulgasbildung (wie z. B. H2S (Schwefelwasserstoff)) verhindert.
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Die anaeroben Faulbakterien sind dabei nur im anaeroben, also im sauerstofffreien Milieu in der Lage durch ihren Bio-Stoffwechsel „Faulgas" zu produzieren. Dabei werden die organischen Inhaltsstoffe des Kühlschmierstoffs (wie z. B. Mineralöle ...) als Energiequelle genutzt und abgebaut.
Im aeroben, also sauerstoffreichen Milieu sind diese Faulbakterien nicht in der Lage den anaeroben Stoffwechselprozeß durchzuführen. Deshalb kann in belüfteten Systemen kein Faulgas durch anaerobe Abbauprozesse entstehen. Diese Tatsache wird in der Klärtechnik im Abwasserbereich seit Jahrzehnten in den sog. Belebungsbecken realisiert.
Die mechanisch-biologische Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage kann praktisch an jede Produktionsmaschine auch nachträglich installiert werden. Es besteht außerdem die Möglichkeit beliebig viele Produktionsmaschinen an eine solche Aufbereitungsanlage anzuschließen und diese mit aufbereitetem Kühlschmierstoff wieder zu versorgen.
Durch den Einsatz einer solchen mechanisch-biologischen Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage können z.B. metallverarbeitende Betriebe erhebliche Kosten für die Be- und Entsorgung einsparen.
Der Kühlschmierstoff, z. B. bei der mechanischen Bearbeitung aus einer (oder mehreren) Produktionsmaschine(n), gelangt über eine Rücklaufleitung (1) mit allen Inhaltsstoffen in den Kühlschmierstoffsammelbehälter (2). Die mitgeführten Inhaltsstoffe, wie z.B. Späne und Fremdöl werden in diesem Sammelbehälter teilweise sedimentiert (z.B. Metallspäne) bzw. sammeln sich an der Flüssigkeitsoberfläche an (z.B. Ölbestandteile, Grafitschwebstoffe).
Durch den Absaugstutzen (3) im Kühlschmierstoffsammelbehälter (2) und der Saugleitung (4) wird der vorgereinigte Kühlschmierstoff dem Rohrbelüfter (6) zugeführt. Die Volumenstromeinstellung erfolgt über des Einstellventil (5) in der Saugleitung.
Die Sogwirkung wird durch den Rohrbelüfter (6) in der Art erzeugt, daß die durch den Belüfter (13) und die Belüftermembran (15) in den Rohrbelüfter (6) eingetragene Luft kontrolliert nach oben steigt und dadurch einen gerichteten Flüssigkeitsstrom erzeugt. Dadurch entsteht an der Unterseite des Rohrbelüfter (6) ein Vakuum. Je nach Durchmesser und Höhe des Rohrbelüfter (6) und Menge des Lufteintrages kann der Flüssigkeitsvolumenstrom erhöht oder verringert werden. Dabei gilt, je größer der Durchmesser und je höher der Rohrbelüfter (6) ist, desto höher ist der maximale Flüssigkeitsvolumenstrom. Dasselbe gilt für die Lufteintragsmenge durch den Belüfter (13).
Gleichzeitig erfolgt neben dem Flüssigkeitstransport die Sauerstoffanreicherung der Flüssigkeit. Im Rohrbelüfter (6) wird die Flüssigkeit dabei maximal mit Sauerstoff angereichert. Die Rate des maximalen Sauerstoffübergangs in die Flüssigkeit ist dabei z.B. abhängig von der Temperatur und dem Verschmutzungsgrad der Flüssigkeit.
Für den maximalen Sauerstoffübergang in gelöster Form in die Flüssigkeit werden dabei möglichst kleine Blasen angestrebt, da sich der Sauerstoffübergang umgekehrt proportional zur Luftblasengröße verhält. D.h., je kleiner die Luftblasen sind, desto höher ist der Sauerstoffübergang in Lösung.
• ·
Der Volumenstrom wird ebenfalls durch die Größe der Luftblasen beeinflußt. Umgekehrt zum Sauerstoffübergang wird ein höherer Volumenstrom durch größere Luftblasen erreicht.
Da im Rohrbelüfter ein breites Spektrum von Luftblasengrößen erzeugt wird, sind dadurch beide Eigenschaften optimal erfüllt, wobei diese zusätzlich z.B. über den Luftdruck und Luftmenge beeinflußt werden können.
An der Oberseite des Rohrbelüfters (6) befindet sich ein Sammelbehälter (7) für den sauerstoffgesättigten Kühlschmierstoff. Dieser Sammelbehälter dient der Beruhigung der Flüssigkeit. Außerdem wird durch die aufsteigenden Luftblasen ein ausflottieren von feinen Schwebstoffen und von Restöl an der Oberfläche der Flüssigkeit erreicht. Die sich an der Flüssigkeitsoberfläche abscheidenden Stoffe werden über einen Ölskimmer (11) ausgetragen und in einem Ölsammelbehälter (12) gesammelt. Der Ölsammelbehälter kann über einen Ablaßhahn an der Unterseite des Behälters entleert werden.
Der so vorgereinigte Kühlschmierstoff durchströmt anschließend einen zusätzlichen Ölabscheider (8). Dadurch können zusätzliche Ölbestandteile aus dem Kühlschmierstoff entfernt werden. Diese sammeln sich wiederum an der Flüssigkeitsoberfläche des Sammelbehälters (7) und gelangen dadurch wieder zum Ölskimmer (11), wodurch sie aus dem Kühlschmierstoffkreislauf entfernt werden.
An der Unterseite des Ölabscheider (8) im Sammelbehälter (7) befindet sich ein Schmutzstoffsammeltank (10) mit einem Ablaßhahn. Dieser Schmutzstoffsammeltank (10) dient der Speicherung von zusätzlichen durch den Ölabscheider (8) absedimentierten Feinststoffen.
Über einen Rücklaufkanal (9) wird nun der gereinigte, mit Sauerstoff gesättigte und aufbereitete Kühlschmierstoff wieder dem Kühlschmierstoffsammelbehälter (2) zugeführt, wodurch der Kreislauf geschlossen ist. Von diesem Kühlschmierstoffsammelbehälter (2) kann nun über die Entnahmepumpe (14) der aufbereitete Kühlschmierstoff der Produktionsmaschine zugeführt werden.
Bezugszeichen liste
Fließschema einer Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage mit Belüfter
(1): Rücklaufleitung von der Produktionsmaschine
(2): Kühlschmierstoffsammelbehälter
(3): Ansaugstutzen
(4): Saugleitung
(5): Einstellventil
(6): Rohrbelüfter
(7): Sammelbehälter
(8): Ölabscheider
(9): Rücklaufkanal
(10): Schmutzstoffsammelbehälter mit Ablaßhahn
(11): Ölskimmer
(12): Ölsammelbehälter
(13): Belüfter
(14): Entnahmepumpe der Produktionsmaschine
(15): innenliegende Belüftermembran
• ·
• ·
Claims (18)
1. Mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage (Fig. 1) zur Stabilisierung und Belüftung von Kühlschmierstoffen (oder auch anderen Flüssigkeiten), dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung von flüssigen Medien durch ein Leitrohr mit innenliegender Belüftermembran bei sehr geringem Energiebedarf von 2-5 W/m3 (für wässrige Medien als belüftete Flüssigkeit) große Mengen von Flüssigkeiten pro Stunde mit Luftsauerstoff (oder anderen Gasen) versorgt, dadurch mit Sauerstoff (bzw. dem Gas) gesättigt, umgewälzt und deshalb stabilisiert werden.
2. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung keine chemischen Hilfsstoffen zugegeben werden müssen.
3. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskreislauf ohne Pumpen sondern durch den Rohrbelüfter erfolgt.
4. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Volumenstrom, der durch den Rohrbelüfter erzeugt wird, gleichzeitig der Kühlschmierstoff maximal mit Sauerstoff angereichert wird, und deshalb keine Gerüche durch anaerobe Faulprozesse entstehen können.
5. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbelüfter zur Wartung oder Reinigung während des Betriebes auf einfache Weise entnommen und bei Bedarf partiell getauscht werden kann, ohne daß nachfolgende Prozesse gestört werden.
6. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiebedarf mit 20-370 W/h bei gleichzeitiger Beförderung eines Flüssigkeitsvolumens von 0,1-40 m3/h sehr gering ist. Die Stromversorgung für die Zuluft-Druckpumpe erfolgt durch das öffentliche Stromnetz, einen Stromerzeuger oder durch eine Solaranlage.
7. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft für den Rohrbelüfter auch aus der Druckluftversorgung des Betriebes oder der Produktionsmaschine selbst erfolgen kann.
8. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl von Verbrauchern bzw. Einleitern (z. B. Produktionsmaschinen) durch solch eine beliebig erweiterbare Aufbereitungsanlage mit aufbereitetem Kühlschmierstoff versorgt werden kann.
9. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölskimmer installiert werden kann, der die Fremdöle aus dem Kreislauf entnimmt.
10. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölabscheider installiert werden kann, der zusätzliche Fremdöle abscheidet und über einen Ölskimmer aus dem Kreislauf entnimmt.
11. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß feine Stoffe sich in einem zusätzlich installierbaren Sammeltank unter dem Ölabscheider ansammeln und mittels eines Ablaßhahns auch während des Betriebes entfernt werden können.
12. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage je nach Leistungsbedarf manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch betrieben werden kann.
13. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch die einfache Konstruktion ein nachträglicher Einbau bei den meisten bestehenden Anlage (z. B. Kühlschmierstoffanlagen oder Produktionsmaschinen) ohne großen Aufwand möglich ist.
14. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche maximale Durchsatzvolumina pro Stunde realisierbar und nachträgliche Erweiterungen immer möglich sind.
15. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die feinstblasige Belüftung ausstippbare Stoffe aus der Flüssigkeit durch den zusätzlichen Einsatz geeigneter Filter (z. B. Aktivkohle- oder Koksfilter) abgefangen und fixiert werden können.
16. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Entschäumer installiert werden können.
17. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Feinfiltrationen in den Kühlschmierstoffkreislauf integriert werden können, um auch feinste Störstoffe aus dem Kühlschmierstoff entfernen zu können.
18. Die mechanisch-biologische Aufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Pumpen eingesetzt werden können, um auch höhere Volumenströme erreichen, bzw. größere Höhenunterschiede überbrücken zu können.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006043468A1 (de) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Fülling, Rainer, Dr. | Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung von Geruchsentwicklungen und zur Verbesserung der Ölabscheidung bei nach dem Phasentrennprinzip arbeitenden Ölabscheideanlagen |
| DE102013211032A1 (de) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Newfluid Gmbh | Filteranlage zum Entfernen und /oder Neutralisieren von ungelösten Ölen, Fetten und Salzen auf und in wasserhaltigen Emulsionen |
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2000
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| DE102006043468B4 (de) * | 2006-09-15 | 2009-03-26 | Fülling, Rainer, Dr. | Vorrichtung zur Verhinderung von Geruchsentwicklungen und zur Verbesserung der Ölabscheidung bei nach dem Phasentrennprinzip arbeitenden Ölabscheideanlagen |
| DE102013211032A1 (de) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Newfluid Gmbh | Filteranlage zum Entfernen und /oder Neutralisieren von ungelösten Ölen, Fetten und Salzen auf und in wasserhaltigen Emulsionen |
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