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Anlage zur Behandlung von Külilschmierflüssigkeiten
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Stand der Technik Die Anforderungen an Kühlschmiermittel beim Spanen,
d.h.
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Drehen, Bohren, Fräsen, Sägen, Schleifen oder dergleichen sind sehr
hoch. Je nach Anwendungsart ist die Zusammensetzung des Kühlschmiermittels sehr
unterschiedlich (siehe z.B. Lüger-Lexikon, Taschenbuchausgabe, Bd. 32, Seite 543).
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Kühlschmiermittel haben die Aufgabe, Reibungswiderstände und damit
Reibungswärme zu vermindern (Schmierwirkung) und die durch Flächenreibung und Werkstoffumformung
oder Zerreißung entstehenden Wärmemengen weitgehendst ab zuführen (Kühlwirkung).
Je nach Bearbeitungsart und gewünschter Wirkung überwiegt deshalb der Kühl- oder
Schmieranteil eines Hilfsstoffes. Kühlschmiermittel sind im allgemeinen
Emulsionen,
bestehend aus Wasser, Tensiden, Emulgatoren, sowie Rostschutzmittel. Den Emulusionen
auf synthetischer organischer Grundlage (Bohröle) können sogenannte EP-Zusätze beigefügt
werden, um eine erhöhte Druckaufnahmefähigkeit zu erreichen. EP-Zusätze sind sogenannte
Additive, d.h. Phosphor, Fluor, Schwefel- oder andere Verbindungen.
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Weiterhin finden Emulsionen mit Festschmierstoff-Zusätzen aus Molybdänsulfid
oder Graphit Anwendung. Allgemein enthält also ein Kühlschmiermittel ein emulgierbares
Mineralöl oder wasserlösliche organische Verbindungen sowie je nach Anwendungsfall
verschiedene Zusätze.
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Kühlschmiermittel müssen gereinigt werden, da während ihrer Anwendung
Abriebspäne und Fremdöle in die Flüssigkeit gelangen und sie ungünstig verändern.
Durch Reinigen der Kühlschmierflüssigkeit wird z.B. eine bessere Werkstückoberfläche,
verminderte Ausschußquote und längere Lebensdauer von Werkzeugen und Kühlschmiermittel
erzielt. Mit fortdauerndem Einsatz verschlechtern sich die Gebrauchswerteigenschaften
des Kühlschmiermittels, d.h. Schmierfähigkeit und Kühlfähigkeit nehmen ab. Der Fremdölgehalt
des Kühlschmiermittels steigt mit der Gebrauchsdauer, da die zu bearbeitenden Teile
oft mit einem ölfilm versehen sind, sowie Leckölverluste der Maschine auftreten.
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Es sind zahlreiche Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Kühlschmierflüssigkeiten
bekannt, wie z.B. Absetzbecken, Zentrifugen und Separatoren, Magnetabscheider. Weiterhin
werden auch Papierbandfilteranlagen zur Reinigung von Kühlschmierflüssigkeiten z.B.
bei Schleifmaschinen eingesetzt.
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Durch diese Filteranlagen werden Abrieb, Späne sowie nicht emulgiertes
öl weitgehend entfernt. Ein Teil des Fremdöls wird jedoch in der Kühlschmierflüssigkeit
emulgiert und kann somit eine Veränderung, bzw. eine Verschlechterung der Gebrauchswerteigenschaften
des Kühlschmiermittels herbeiführen.
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Neben der Reinigung des Kühlschmiermittels muß deshalb eine Überwachung
und eine Korrektur der Konzentration sowie eventuelle Vorsorgemaßnahmen gegen den
Befall von Mikroorganismen vorgenommen werden. Dies geschieht imallgemeinen dadurch,
daß von Zeit zu Zeit ein Teil des Kühlschmiermittels abgelassen und durch neues
ersetzt wird.
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Die Beseitigung von nicht mehr brauchbaren Kühlschmierflüssigkeiten
in das öffentliche Kanalsystem ist nicht gestartet Es liegen bestimmte Auflagen
vor für den Anteil an zulässigen Fremdstoffen in abzuleitendem Abwasser. Gebrauchte
Emulsionen lassen sich durch Zugabe von Säuren oder Salzen, wie z.B. Magnesiumchlorid,
Calicumchlorid oder Kochsalz trennen. Das abgetrennte öl kann entweder an der Oberfläche
von Absetzbehältern abgezogen oder durch Zentrifugen separiert werden. Eine Nachbehandlung
durch Zugabe von Eisen- oder Aluminiumsulfat, die zur Hydroxidflockenbildung führt,
ist jedoch meist erforderlich.
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Eine andere Möglichkeit der Beseitigung von Kühlschmierflüssigkeit
bildet das Ultra- oder Membranfiltrationsverfahren. Bei diesem Verfahren fließen
die wassergemischten Kühlschmierflüssigkeiten unter hydrostatischem Druck im Kreislauf
an semipermeablen Membranen vorbei. ölfreier Wasser passiert durch die Membran,
während Mineralöl und andere höher molekulare Inhaltsstoffe zurückgehalten werden.
Das Verfahren arbeitet umweltfreundlich, d.h. ohne Chemikalien. Neben einer Anlage
zur Aufbereitung und zur Pflege von Kühlschmierflüssigkeiten ist demnach eine weitere
Anlage zur Entsorgung von gebrauchten Kühlschmierflüssigkeiten notwendig.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anlage mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Verbesserung
der Gebrauchswerteigenschaften von Kühlschmiermitteln, d.h. zur Aufbereitung und
Pflege sowie zur Entsorgung von gebrauchten Kühlschmiermitteln eine kombinierte
Anlage zur Anwendung kommt. Sowohl für die Pflege als auch für die Entsorgung von
Kühlschmiermitteln werden mehrere Einrichtungen gemeinsam benützt, was zu einer
Einsparung von Anlageteilen und Platz und somit Kosten führt. Da die Entsorgung
und Aufbereitung kontinuierlich erfolgt, ergibt sich eine gleichmäßigere Qualität
der Kühlschmierflüssigkeit. Durch die Spaltwasserrückführung entsteht weniger Abwasser;
weiterhin kann das Restöl im Abwasser wieder zurückgeführt werden. Das bisher übliche
Absenkverfahren, nach welchem nach bestimmter Zeit ein Teil der Emulsionsfiüssigkeit
durch frische ersetzt wurde, wird jetzt durch einen kontinuierlichen Prozeß ersetzt.
Auch die Schlamm- und Altölbeseitigung von Pflege und Entsorgungsanlage kann gemeinsam
erfolgen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte
Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Anlage möglich.
Hierauf wird in der nachfolgenden Beschreibung noch näher eingegangen.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung der Erfindung An der in der Figur dargestellten Fertigungs-
oder Bearbeitungsstelle 1 wird z.B. für ein Schleifverfahren Kühlschmierflüssigkeit
benötigt. Die verwendete Kühlschmierflüssigkeit kann aus 95% Wasser, 2 - 3% öl und
1 - 2% Additiven (Tenside, Emulgatoren, Rostschutzmittel usw) bestehen. Die Emulgatoren
lagern sich. an das öl und bilden mit dem Wasser eine Emulsion. Die beim Bearbeitungsgang
gebrauchte Emulsion fließt in einen Sammeltank 2, von wo aus sie einer Reinigungsanlage
3 zugeführt wird. Als Reinigungsanlage 3 kann vorzugsweise ein Bandfilter Verwendung
finden. Andere Reinigungseinrichtungen, wie z.B.
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Absetzbecken, Zentrifugen und Separatoren, Magnetabscheider oder Druckfilter
sind ebenfalls möglich. Durch die Reinigungsanlage 3 werden Abrieb, Späne und nicht
emulgiertes Fremdöl von der Kühlschmierflüssigkeit beseitigt.
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Der. dabei entstehende Schlamm wird über die Leitung 9 entfernt. Die
so gereinigte Kühlschmierflüssigkeit wird dann in einen Vorratsbehälter für gereinigte
Kühlschmierflüssigkeit geleitet, von wo aus sie über die Leitung 1;7 der Bearbeitungsstation
wieder zugeführt werden kann.
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Für die Entsorgung bzw. Aufbereitung der Kühlschmierflüssigkeit wird
ein Teil der schon in der Reingigungsanlage 3 gereinigten Flüssigkeit im Nebenstromverfahren
einer Ultrafiltrationseinrichtung 5 zugeführt. Die abgezapfte Menge kann z.B. 0,1
bis 1% der Umlaufmenge pro Tag betragen. Vom Vorratsbehälter 4 wird über die Leitung
19 ein Teil der Kühlschmierflüssigkeit in den Arbeitsbehälter der Ultrafiltrationsanlage
7 geleitet. Von dort aus wird die Flüssigkeit der eigentlichen Ultrafiltrationseinrichtung
6 zugeführt. In der Ultrafiltrationseinrichtung 6 wird die Kühlschmierflüssigkeit
in Wasser und
emulgiertes öl getrennt. Es findet also ein Abtrennvorgang
von kolloid gelösten Stoffen vom Lösungsmittel statt. Als Ultrafilter werden z.B.
Schlauch- oder Kapillarmenbranen aus organischen Polymeren verwendet. Die Wirksamkeit
beruht auf Poren geeigneten Durchmessers, welche kleinen Molekülen den Durchgang
erlauben, große aber zurückhalten oder auf der Bildung einer dünnen, aber dichten
Schicht aus filtrierendem und absorbierendem Material. Der größte Teil des in der
Ultrafiltrationsanlage gewonnenen Wassers wird dem Kühlschmierflüssigkeitskreislauf
über die Leitung 12 wieder zugeführt. Das überschußwasser (ca. 5%) welches durch
Fremdeinbringung in den Kreislauf gelangen kann, wird über die Leitung 11 als Abwasser
abgeführt.
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Ebenso abgeführt werden muß das in der Ultrafiltrationsanlage entstandene
Altölkonzentrat. Dies geschieht über die Leitung 10. Die im Nebenstromverfahren
entnommene Kühlschmierflüssigkeit muß dem Kernkreislauf wieder zugeführt werden.
In einer Ansetzanlage 8 wird deshalb Frischwasser über die Leitung 13, öl über die
Leitung 14 sowie Additive über die Leitung 15 zugeführt. Das Frischwasser wird wegen
Verdunstungs- und Austragungsverlusten benötigt. Die in der Ansetzanlage 8 neu aufbereitete
Kühlschmierflüssigkeit wird über die Leitung 16 dem Kernkreislauf zugeführt.
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Die in die Kühlschmierflüssigkeit gelangten Fremdöle werden demnach,
Je nach dem, ob sie einemulgiert slnd oder nicht, durch die Ultrafiltrationsanlage
5 oder durch die Reinigungsanlage 3 beseitigt. Dadurch werden negative Eigenschaften
der Emulsion vermieden.