DE4121665C2 - Verfahren zur umweltverträglichen sowie wassersparenden Reinigung von Gegenständen von auf der Oberfläche haftenden Ölen und Fetten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umweltverträglichen sowie wassersparenden Reinigung von Gegenständen von auf deren Oberfläche haftenden Ölen und Fetten. Angesprochen sind insbesondere Metallbe­ arbeitungsrückstände wie beispielsweise Flußmittelrück­ stände und Bohröle, die die Oberfläche von Metall­ rohlingen verschmutzen. Sind die Metallrohlinge zur Beschichtung oder Lackierung vorgesehen, so ist es wichtig, die Oberfläche ausreichend zu reinigen.

Sodann betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Als Stand der Technik ist es zunächst bekannt, metallische Gegenstände vor der Beschichtung und Lackierung durch Eintauchen in chemischen Lösungs- und Reinigungsbädern zu behandeln. Die bekannten Reinigungs­ flüssigkeiten bergen für die damit umgehenden Personen eine nicht unerhebliche gesundheitliche Gefahr. Teil­ weise sind die Reinigungsmittel explosiv, brennbar, ätzend und toxisch. Einwirkung auf die Haut kann Dermatitis verursachen, Spritzer in die Augen können fatalere Folgen haben.

Da ferner die Inhalation von derartigen Reinigungs­ mitteln gefährlich sein kann, müssen oft aufwendige Maß­ nahmen zur Abluftführung in den Räumen vorgenommen werden, in denen mit solchen Lösungsmitteln gearbeitet wird.

Letztlich müssen die bekannten Lösungsmittel und Bäder des öfteren gewechselt werden, dies erfordert Sonder­ mülldeponien, insgesamt ist die Entsorgung solcher Rück­ stände als problematisch und umweltbelastend zu be­ zeichnen.

Weiterhin ist es als Stand der Technik bekannt, zur Reinigung von Gegenständen Ultraschallgeneratoren zu verwenden, deren Schwingungsenergie über ein Bad ge­ eigneter Form auf die zu reinigenden Gegenstände über­ tragen wird. Die üblichen Reinigungsbäder, die zur Ultraschallreinigung eingesetzt werden, enthalten in der Regel isoparaffinischen Kohlenwasserstoff und weisen ebenfalls die oben bereits erwähnten negativen Eigen­ schaften auf.

Aufgabenstellung und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren anzugeben, insbesondere für metallische Gegenstände, die mit Bearbeitungsrückständen wie Ölen, Fetten und dergleichen verschmutzt sind, das ohne großen baulichen Aufwand durchführbar, umwelt­ verträglich sowie wassersparend ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 metallische Gegen­ stände, die zur Beschichtung oder Lackierung vorgesehen sind, völlig ausreichend gereinigt werden können. Da zwischen der Reinigung und dem Beschichtungs- oder Lackierungsvorgang nur sehr kurze Zeiträume vergehen - meist wird eine Heißtrocknung vorgenommen - ist nicht immer sichergestellt, daß die Reinigungsflüssigkeit wirklich vollständig auch aus feinen Bohrungen, Ritzen und Ecken der Gegenstände entfernt ist. Enthält die Reinigungsflüssigkeit die beim Stand der Technik üb­ lichen Chemikalien, so führt dies dazu, daß nach dem Lackierungsvorgang die Lackierung an den noch nicht völlig abgetrockneten Bereichen "blüht", solche Teile sind Ausschuß. Wird hingegen erfindungsgemäß nur Wasser verwendet, dann sind derartige negative Folgen nicht zu befürchten.

Es ist einsichtig, daß der Reinigungsvorgang nur dann ausreichend gründlich abläuft, wenn das Reinigungswasser nicht allzusehr verschmutzt ist. Deswegen ist die Trennung von Rückständen aus der Reinigungsflüssigkeit wichtiger Bestandteil der Erfindung. Es hat sich über­ raschenderweise gezeigt, daß durch die harte stark ver­ wirbelnde Eindüsung von Wasser auf die Oberfläche sich die im Wasser befindlichen Rückstände an der Oberfläche sammeln und durch eine Oberflächenströmung gezielt weg­ gefördert werden können beispielsweise in einen Bereich des Beckens, in dem sich Ölabscheider befindet. Durch die intensive Verwirbelung bilden sich Cluster von Be­ arbeitungsrückständen, die an die Oberfläche getragen werden und sich dort sammeln. Öle können als dicker Ölfilm abgeschöpft werden. Das Wasser, das nach einem längeren Reinigungsvorgang milchig braun-weiß gefärbt, kann ausschließlich durch das Einbrausen und Verwirbeln wieder relativ klar gemacht werden, ein Effekt, der ohne große Energieaufwendungen, völlig ohne Chemie und ohne neues Wasser abläuft und deswegen kurzum als "umwelt­ freundlich" bezeichnet werden kann.

Durch die Verfahrensunteransprüche werden vorteilhafte Weiterbildungen der Verfahren gelehrt. Hat das Reinigungswasser eine Temperatur von ca. 60°C, läuft zum einen der Reinigungsprozeß ausreichend gut ab, zum anderen wird offensichtlich in diesem Temperaturbereich eine gute Trennung von Wasser und Öl beim Trennungsvor­ gang gewährleistet.

Es ist vorteilhaft, wenn das Reinigungswasser in Zeitab­ schnitten von den Rückständen getrennt wird, in welchen die Ultraschallbeaufschlagung der Metallgegenstände ruht, mit anderen Worten kein Reinigungsvorgang abläuft. Die Ultraschallbeaufschlagung würde zur Zerstörung der sich bildenden Ölcluster und Schichten führen, so daß diese wieder innerhalb des Wasservolumens dispergieren.

Erfolgt die Eindüsung von Reinigungswasser auf die Wasseroberfläche unter einem schrägen Winkel, so kann damit gleichzeitig eine Oberflächenströmung aufgebaut werden. Es ist aber auch möglich, die Oberflächen­ strömung durch eine weitere Strömungsquelle an einem Beckenende aufzubauen und am anderen Beckenende, bei­ spielsweise im Bereich eines Ölabscheiders Flüssigkeit wieder abzuziehen, wodurch entlang der Längsachse des Reinigungsbeckens eine Oberflächenströmung erzielt wird, die ausreichend ist, um allmählich die aufsteigenden Ölrückstände im Bereich eines Beckenendes zu sammeln, so daß sie abgetragen werden können. Nimmt der Reinigungs­ wasserpegel zumindest im Bereich des Beckenendes ab, an dem Öl abgeschöpft wird, wird der Ölseparierungsvorgang weiter unterstützt. Das Öl sammelt sich im flachen Reinigungswasser, ein Vorgang, der der Ölablagerung an einem flachen Strand vergleichbar ist.

Ferner ist eine gesonderte Filteranlage vorgesehen, in der nicht-schwimmfähige und nicht im Wasser lösliche Partikel, insbesondere Metallspäne und dergleichen ge­ sammelt und gefiltert werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren weist zunächst ein Becken oder eine Wanne sowie darin be­ findliche Reinigungsflüssigkeit auf. Die Reinigungs­ flüssigkeit ist nur Wasser, chemische Zusätze sind darin nicht enthalten, eine Heizvorrichtung sorgt für die notwendige Temperatur des Reinigungswassers. Ferner sind zwei Ultraschallgeber vorgesehen, die eine Beauf­ schlagung der zu reinigenden Gegenstände von unter­ schiedlichen Richtungen her besorgen. Dadurch wird eine besonders gründliche Reinigung der Gegenstände sicherge­ stellt. Die Umpumpvorrichtung mit der ausgangsseitig angeschlossenen "Brause" dient zum Sauberhalten des Reinigungswassers wie vorbeschrieben.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Vor­ richtung zur Reinigung von metallischen Gegen­ ständen;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Vor­ richtung mit einer Transportvorrichtung.

Die in den Zeichnungsfiguren dargestellte Vorrichtung 1 dient zur Oberflächenreinigung von Metallrohlingen 2 und weist ein Becken 3 auf, in dem sich eine Reinigungs­ flüssigkeit 4 aus Wasser ohne chemische Zusätze be­ findet. Das Becken 3 hat eine insgesamt langgestreckte Form und weist an seinen Seitenwänden 5, 5′ Verbreiterungen 6, 6′ auf, in denen entlang der Längsachse 7 des Beckens 3 versetzt zwei Ultraschallgeber 8, 8′ angeordnet sind. Ferner befinden sich in den Verbreiterungen 6, 6′ Heizungen 10, 10′ mit Thermostaten 11, 11′. In Fig. 2 ist ferner eine die Rohlinge 2 aufnehmende oder tragende Transportvorrichtung 12 dargestellt, durch welche die Gegenstände an einem Beckenende 15 in die Reinigungsflüssigkeit 4 eingetaucht werden und an einem anderen, gegenüberliegenden Beckenende 16 wieder ausgetaucht werden. Die Transportlinie 17 verläuft mittig entlang der Längsachse 7 des Beckens.

In Fig. 1 ist ferner eine Umpumpvorrichtung 20 dargestellt, die eine Pumpe 21 und Rohrleitungen 22, 23 und 24 aufweist. Die Rohrleitung 24 ist eine Ansaug­ leitung, über diese wird aus dem Becken 3 Reinigungs­ flüssigkeit 4 abgesaugt und über Leitung 22 einem Brausekopf 25 zugeführt, durch den die Reinigungsflüssig­ keit unter Druck nach Art eines Wasserfalls auf die Oberfläche der im Becken befindlichen Reinigungsflüssig­ keit 4 gedüst wird.

In diesem Falle ist das Ventil 26 in der Rohrleitung 22 geöffnet und das Ventil 27 in der Rohrleitung 23 ge­ schlossen. Diese Ventilstellung entspricht der Öl- Wassertrennungsphase.

Um die sich am Boden des Beckens sammelnden Metallspäne und sonstige nicht in Wasser lösliche Gegenstände abzu­ scheiden, kann das Ventil 26 geschlossen und das Ventil 27 geöffnet werden, so daß das aus dem Becken abgesaugte Wasser in eine Filtervorrichtung 30 gepumpt wird.

Am Beckenende 15 (dem Einführungsende für die Gegen­ stände 2) ist noch ein Ölabscheider 40 mit einer Öl­ sammelwanne 41 und einem motorischen Antrieb 42 ange­ bracht.

In Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß der Wannenboden 50 in den Bereichen der Beckenenden 15 und 16 schräg nach oben ansteigt, so daß das Becken 3 insgesamt die Seiten­ form etwa eines Schiffsrumpfes hat.

Claims (14)

1. Verfahren zur umweltverträglichen sowie wassersparenden Reinigung von Gegenständen von auf deren Oberfläche haftenden Ölen und Fetten, ins­ besondere von mit Metallbearbeitungsrückständen wie Flußmittelrückständen und Bohrölen verschmutzten Metallrohlingen, die zur Beschichtung oder Lackierung vorgesehen sind, gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte:

• a) Einbringen der Gegenstände in eine Wanne mit lediglich Wasser als Reinigungsflüssigkeit ent­ lang einer durch die Wanne geführten Transport­ linie;
• b) Ultraschallbeaufschlagung der Gegenstände zuerst aus einer Richtung, dann aus einer anderen zweiten Richtung;
• c) Austauchen und Trocknen der Gegenstände;
• d) Umpumpen des Reinigungswassers und Eindüsen des umgepumten Reinigungswassers auf die Wasserober­ fläche zur Trennung von Wasser und Rückständen;
• e) Aufbau einer Oberflächenströmung zur Sammlung von sich auf der Oberfläche bildenden Ölrück­ ständen;
• f) Abtragen/Abfiltern der Ölrückstände.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungswasser eine Temperatur von ca. 40°C-80°C, insbesondere 60°C aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umpumpen des Reinigungswassers in Zeitab­ schnitten erfolgt, in welchen die Ultraschallbeauf­ schlagung ruht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eindüsung von Reinigungswasser auf die Wasser­ oberfläche unter einem schrägen Winkel zum Aufbau der Oberflächenströmung.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenströmung entlang der Längsachse eines langgestreckten Beckens zu einem der Becken­ enden geführt ist und entgegengesetzt zur Transport­ richtung der Werkstücke durch das Becken verläuft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände am Beckenende in zyklischen Ab­ ständen abgeschöpft werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen gleichzeitigen Betrieb von abwechselnd an den Beckenlängsseiten sich mit Versatz entlang der Längsachse gegenüberliegend angeordneten Ultra­ schallgebern.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ultraschallbeaufschlagung von den Metallteilen gelöste Partikel mittels einer gesonderten Filteranlage abge­ filtert werden.

9. Vorrichtung (1) zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, mit einem Becken (3) oder einer Wanne sowie darin befindlicher Reinigungsflüssigkeit (4), dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Reinigungsflüssigkeit (4) aus Wasser ohne chemische Reinigungszusätze besteht,
• - mindestens eine Heizvorrichtung (10, 10′) für die Reinigungsflüssigkeit (4) vorgesehen ist,
• - mindestens zwei Ultraschallgeber (8, 8′) vorge­ sehen sind, die die zu reinigenden Gegenstände (2) von unterschiedlichen Richtungen her beauf­ schlagen
• - sowie eine Umpumpvorrichtung (20) mit mindestens einer Pumpe (21) und Rohrleitungen (22-24) vor­ gesehen ist, wobei über eine Ansaugleitung (24) aus dem Becken (3) Reinigungsflüssigkeit (4) abgesaugt wird und unter Druck von oben nach Art eines Wasserfalls oder einer Brause auf die Oberfläche der Reinigungsflüssigkeit (4) gedüst wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken eine langgestreckte Form aufweist und eine die Gegenstände (2) aufnehmende oder tragende Transportvorrichtung (12) vorgesehen ist, durch welche die Gegenstände an einem Beckenende in das Reinigungswasser eingetaucht werden, entlang einer Transportlinie entlang der Beckenlängsachse zum anderen Beckenende geführt und dort wieder ausge­ taucht werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ultraschallgeneratoren an den Längsseiten der Längsachse nach versetzt angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Beckenende ein Oberflächen-Ölabscheider und am anderen Beckenende eine Filtervorrichtung (30) zur Abfilterung von unter der Wasseroberfläche befindlichen Teilchen angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Beckenboden (50) in mindestens einem End­ bereich des Beckens (3) i. w. kontinuierlich zur Wasseroberfläche hin ansteigt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungswasserpegel zu dem/den Beckenenden hin abnimmt.