DE4240668C1 - Verfahren zum Reinigen von Honemulsionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der bei der Oberflächenbearbeitung von Werkstoffen durch Schleifen und anschließendes Honen verschmutzenden Schleif- und Honemulsionen durch Filtrieren, wobei die Honemulsion durch einen mit Filterhilfsmitteln angeschwemmten Filter geleitet wird.

Bei der Fein- und Feinstbearbeitung von Werkstoffen, beispielsweise bei der Oberflächenbearbeitung von Stahl werden nacheinander Schleif- und Honmaschinen eingesetzt, deren Schleifmittel und die Oberflächen der zu bearbeitenden Werkstoffe mit Flüssigkeiten benetzt werden. Diese Flüssigkeiten enthalten Zusätze und reichern sich mit Abrasivstoffen der Schleifwerkzeuge an sowie mit Spänen des Werkstückes, die bei der Honbearbeitung besonders fein sind.

Die nachfolgend Schleif- und Honemulsionen genannten Flüssigkeiten müssen von den Feststoffen gereinigt werden und können dann dem Bearbeitungsvorgang im Kreislauf zurückgeführt werden. Von Zeit zu Zeit ist dieser Kreislauf zu unterbrechen um die Filter, die zur Reinigung der Emulsionen verwendet werden, zu regenerieren, d. h. die Feststoffe zu entfernen.

Als Filter zum Reinigen der Emulsionen finden vor allem Druckbandfilter Verwendung, die im Fall der Honemulsionen mit Filterhilfsmitteln betrieben werden, um die sehr feinen Honschlämme zu binden. Natürlich können auch andere Anschwemmfilter zu diesem Zweck benutzt werden.

Als Filterhilfsmittel findet häufig Kieselgur Verwendung, dessen feines Pulver beim Einatmen Gesundheitsschäden hervorrufen kann. Auch ist die Entsorgung der in Filterhilfsmitteln gebundenen Feststoffe sehr kostenintensiv und umweltbelastend. Hinzu kommt, daß die Vorhaltung von Filterhilfsmitteln und die Filterhilfsmittel selbst teuer sind.

Es ist auch denkbar, als Filterhilfsmittel Faservliese oder ähnliches einzusetzen, deren Entsorgung ebenfalls sehr teuer ist und die die Betriebskosten erheblich erhöhen.

Derartige Filter mit und ohne den Einsatz von Filterhilfsmitteln sind beispielsweise in DE-TZ für praktische Metallbearbeitung, 1974, Heft 11, Seiten 409 bis 412 und in dem DE-Prospekt "Mannesmann Demag Sack Kühl­ schmiersysteme", 1989 beschrieben.

Ausgehend von den geschilderten Problemen und Nachteilen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß möglichst ohne Einsatz von teuren und gesundheitsschädlichen Filterhilfsmitteln eine optimale Reinigung der Honemulsionen mit geringem Aufwand erreichbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Filterhilfsmittel der in der Schleifemulsion enthaltene Schleifschlamm verwendet wird.

Da die Honbearbeitung gewöhnlich im Anschluß an die Schleifbearbeitung stattfindet und die Schleifschlämme naturgemäß größere und somit leichter zu filternde Feststoffe enthalten, ist es der Vorschlag der Erfindung, dieses Material als Filterhilfsmittel für die sehr feinen Schwebstoffe in den Honemulsionen zu verwenden. Dadurch werden nicht nur erhebliche Betriebskosten durch Abfallvermeidung und durch Verzicht auf den Zukauf von Hilfsmitteln wie Kieselgur, Vlies usw. erspart, es entfällt auch das Gesundheitsrisiko durch Einatmen von Kieselgur-Stäuben. Weitere Betriebskostensenkungen geben sich durch die gemeinsame Entsorgung der Schleif- und der Honschlämme und schließlich entfällt die Vorhaltung bzw. Lagerung von Filterhilfsmitteln.

In einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens ist vorgesehen, daß zum Anschwemmen des die Honemulsion reinigenden Filters die Schleifemulsion und/oder der Schleifschlamm der Schmutzseite des Filters für die Dauer der Bildung eines Filterkuchens zugeleitet wird. Damit wird die ohnehin im Kreislauf der Schleifbearbeitung vorhandene Schleifemulsion kurzzeitig nicht über den Filter des zur Schleifmaschine gehörenden Kreislaufes, sondern über den Filter geleitet, der der Honmaschine zugeordnet ist. Dadurch setzt sich Schleifschlamm auf der Schmutzseite dieses Filters an und bildet das Filterhilfsmittel, das bislang beispielsweise Kieselgur gewesen war. Nachdem sich ein entsprechender Filterkuchen gebildet hat, wird die Schleifemulsion wieder dem ihr zugeordneten Filter zugeführt, während der mit Schleifschlamm angeschwemmte, zum Honkreislauf gehörende Filter mit Honemulsion beschickt wird.

Die in der verschmutzten Honemulsion enthaltenen Feststoffe werden vom Schleifschlamm festgehalten und somit auf natürliche Weise aus der Honemulsion herausgefiltert. Sobald der Filter Anzeichen beginnender Undurchlässigkeit zeigt, wird der Schleifschlamm mit dem darin ausgefilterten Honschlamm gemeinsam in bekannter Weise abgeleitet und entsorgt.

Es hat sich bewährt, wenn die Schleifemulsion und die Honemulsion derartig angesetzt werden, daß die gleichen Konzentratbestandteile in den Emulsionen enthalten sind.

Die Schleifemulsion besteht bekanntlich aus einem Gemisch von gewöhn­ lichen Wasser und Konzentrat, wobei das Konzentrat beispielsweise ein be­ stimmtes Öl sein kann. Die mengenmäßige Verteilung des Konzentrates im Wasser kann dabei sehr unterschiedlich sein. In einem realistischen Bei­ spiel besteht die Schleifemulsion aus 4% Öl bezogen auf das Wasser. Hingegen enthält die Honemulsion 10 bis 12% Öl im Wasser.

Eine entsprechende Abstimmung der unterschiedlichen Konzentrationen kann in Misch- und Dosiergeräten erfolgen, die beiden Anlagenteilen zugeordnet sind.

In der nachfolgenden Beschreibung sind vier Ausführungsvarianten von Anlagen beschrieben, in denen das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.

Die Fig. 1-4 zeigen je eine dieser Ausführungsvarianten.

In Fig. 1 ist eine Schleifemulsions-Filteranlage mit Druckbandfilter kombiniert mit einer Honemulsions-Filteranlage gleichfalls mit Druckbandfilter dargestellt, bei der die Anschwemmung mit verschmutzter Schleifemulsion erfolgt.

Die Anlage, die grob schematisch dargestellt ist, besteht zunächst aus einer Schleifmaschine 8 und einer Honmaschine 17. Die Schleifemulsion verläßt die Schleifmaschine 8 und wird dem Schmutzbehälter 1 zugeleitet. Von dort gelangt die verschmutzte Emulsion durch die Leitung über die geöffnete Einlaßarmatur 3 zum Druckbandfilter 4, wo die Emulsion von Feststoffen gereinigt wird. Die Reinseite des Druckbandfilters 4 ist mit dem Reinbehälter 6 verbunden, von wo aus die gereinigte Emulsion über die Systempumpe 7 zur Schleifmaschine zurückgeführt wird. Dieser Kreislauf wiederholt sich bis zur erforderlichen Regeneration. Diese wird eingeleitet durch Unterbrechung des Kreislaufes und Reinigen des Druckbandfilters 4 vom Filterkuchen aus Schleifschlamm. Im Anschluß daran wird ein neuer Filterkuchen wie folgt aufgebaut. Von der Schleifmaschine 8 kommende verschmutzte Schleifemulsion wird zunächst in den Behälter 1 geleitet, von dort über die Filterpumpe 2 und die geöffnete Einlaßarmatur in den Druckbandfilter 4 geführt. Über die geöffnete Umgehungsarmatur 5 wird die noch verschmutzte Emulsion so lange im Kreislauf geführt, bis sich auf der Schmutzseite des Druckbandfilters ein neuer Filterkuchen aufgebaut hat. Im Anschluß daran wird durch Schließen der Umgehungsarmatur 5 der zuerst beschriebene Kreislauf wieder aufgenommen.

Auf der rechten Seite des Zeichnungsschemas ist der Kreislauf der Honmaschine dargestellt, der wie folgt abläuft. Während des Reinigungszyklusses gelangt verschmutzte Honemulsion von der Honmaschine 17 in den Schmutzbehälter 11, über die Filterpumpe 12 und die geöffnete Einlaßarmatur 13 zum Druckbandfilter 14, wo die feinen Schwebstoffe mit Hilfe des noch zu beschreibenden Filtermittels aufgehalten und die gereinigte Emulsion von der Reinseite des Druckbandfilters 14 in den Reinbehälter 15 geleitet wird. Über die Systempumpe 16 gelangt die gereinigte Emulsion zurück zur Honmaschine 17. Die Armaturen 18 und 19 sind dabei geschlossen.

Da auch der Druckbandfilter 14 nach bestimmter Arbeitsdauer regeneriert werden muß, d. h. der Filterkuchen zusammen mit den darin angesammelten Feststoffen ausgetragen werden muß, ist es erforderlich, im Anschluß daran einen neuen Filterkuchen aufzubauen. Dies geschieht wie folgt:
Vom Schmutzbehälter 1 wird über die Anschwemmpumpe 22 mit Schleifschlamm angereicherte Schleifemulsion bei geöffneter Armatur 18 auf die Schmutzseite des Druckbandfilters 14 geleitet und über die Reinseite bei geöffneter Armatur 19 so lange im Kreislauf über den Schmutzbehälter 1 zurückgeführt, bis sich ein Filterkuchen im Druckbandfilter 14 aufgebaut hat. Alsdann werden die Armaturen 18, 19 wieder geschlossen und die zuvor geschlossene Armatur 13 geöffnet, so daß der zuvor beschriebene Reinigungszyklus erneut ablaufen kann.

In Fig. 2 ist eine Variante dargestellt, bei der zunächst, wie bei Fig. 1, zum Filtern von Schleifemulsion und Honemulsion Druckbandfilter Verwendung finden. Lediglich die Anschwemmung des für die Honemulsion vorgesehenen Druckbandfilters erfolgt im Unterschied zur Fig. 1 hier mit schaufeltrockenem Schleifschlamm. Gleiche Teile sind gleich bezeichnet. Die dort gezeichnete Anlage arbeitet wie folgt. Der Reinigungszyklus für die Schleifemulsion vor der Regeneration und der Filterkuchenaufbau für die Schleifemulsion unmittelbar nach der Regeneration des Druck-Bandfilters 4 erfolgen identisch wie beim vorherbeschriebenen Verfahren gemäß Fig. 1, so daß darauf Bezug genommen wird. Der Reinigungszyklus für die Honemulsion erfolgt ebenfalls in gleicher Weise, wobei in dieser Darstellung die Honmaschine mit 27 beziffert ist. Die Honemulsion gelangt also von der Honmaschine 27 über den Schmutzbehälter 34 durch die geöffnete Armatur 38 und über die Filterpumpe 39 zum geöffneten Ventil 37 und von dort durch den Druckbandfilter 36 zum Reinbehälter 35. Von dort wird die gereinigte Emulsion zur Honmaschine 27 zurückgepumpt. Wird nach einer Regeneration ein Filterkuchenaufbau für die Honemulsion erforderlich, so wird vom Druckbandfilter 4 der Schleifmaschinenseite vorgetrockneter Schleifschlamm mit dem Kratzerförderer 20 ausgetragen und durch die geöffnete Schlammübergabearmatur 30 in den Anschwemmbehälter 31 geleitet. Mit einem Rührwerk 32 wird die nötige Schlammkonzentration der für den Anschwemmvorgang bereitstehenden Honemulsion hergestellt, welche dann über die geöffnete Armatur 28 und mittels der Filter-Anschwemmpumpe 39 und bei geöffneter Armatur 37 auf die Schmutzseite des Druckbandfilters 36 geleitet wird. Von der Reinseite dieses Druckbandfilters 36 wird vorgereinigte Emulsion bei geöffneter Armatur 33 so lange im Kreislauf in den Behälter 31 und zurück zum Druckbandfilter gepumpt, bis sich der gewünschte Filterkuchen gebildet hat. Dann wird der zuvor beschriebene Kreislauf für den Reinigungszyklus wieder hergestellt und so lange gefiltert, bis eine neue Regeneration erforderlich wird.

Die Variante gemäß Fig. 3 unterscheidet sich im linken Teil der Darstellung, wo die zur Schleifmaschine gehörenden Anlagenteile beschrieben sind, kaum von der zu Fig. 1 beschriebenen Variante. Der Unterschied liegt im Bereich der Honmaschine und den ihr zugeordneten Einrichtungen, die wie folgt beschrieben werden:
Der Reinigungszyklus für die Honemulsion vor der Regeneration erfolgt ausgehend von der Honmaschine 41 über die geöffnete Armatur 42 zu dem mit 46 bezeichneten Unterdruckbandfilter, welcher hier Verwendung findet. Über die Filterpumpe 47 wird gereinigte Emulsion bei geöffneter Armatur 49 dem Reinbehälter 50 zugeleitet, von wo aus die Flüssigkeit über die Systempumpe 51 zurück zur Honmaschine 41 geführt wird.

Nach durchgeführter Regeneration erfolgt der Filterkuchenaufbau im Unterdruckbandfilter 46 wie folgt:
Aus dem Schmutzbehälter 1 wird mit Feststoffen aus der Schleifbearbeitung verschmutzte Schleifemulsion mit Hilfe der Anschwemmpumpe 22 und bei geöffneter Armatur 43 dem Unterdruckbandfilter 46 auf der Schmutzseite zugeleitet und von der Reinseite mit Hilfe der Filterpumpe 47 und bei geschlossener Armatur 49 sowie geöffneter Armatur 48 zurück zum Schmutzbehälter 1 geführt. Dieser Vorgang wird so lange durchgeführt, bis sich im Unterdruckbandfilter 46 ein Filterkuchen gebildet hat. Alsdann werden die Armaturen 48 und 49 umgeschaltet, so daß der Reinigungszyklus und damit verbundene Kreislauf wieder aufgenommen werden. Der Behälter 44 dient als Puffer.

In einer vierten Variante, die in Fig. 4 beschrieben ist, ist die Anschwemmung mit schaufeltrocknem Schleifschlamm kombiniert mit der Verwendung ebenfalls eines Unterdruckbandfilters. Die Arbeitsweise dieser Variante stellt eine Kombination der Varianten gemäß Fig. 2 und Fig. 3 dar und wird deshalb nur kurz beschrieben. Während des Reinigungszyklusses für die Schleifemulsion vor der Regeneration erfolgt der Kreislauf über die Anlagenteile 8-1-2-3-4-6-7-8 bei geschlossener Armatur 5. Zum Filterkuchenaufbau für die Schleifemulsion unmittelbar nach der Regeneration des Druckbandfilters 4 ist der Anlagenfluß wie folgt geschaltet: 8-1-2-3-4-5-1, wobei die Armatur 5 geöffnet ist. Der Reinigungszyklus für die Honemulsion vor der Regeneration erfolgt in der Folge der Anlagenteile 52-60-57-58-61-62-52, wobei die Armatur 58 geöffnet und die Armaturen 59 und 53 geschlossen sind.

Zum Aufbau des Filterkuchens für die Honemulsion nach Regeneration des Unterdruckbandfilters 60 wird vom Kratzerförderer 63 schaufeltrockener Schleifschlamm über die Schlammübergabearmatur 53 in den Anschwemmbehälter 55 geleitet, dort mit dem Rührwerk 54 durchmischt und über die Anschwemmpumpe 56 zur Schmutzseite des Unterdruckbandfilters 60 geleitet. Von der Reinseite des Unterdruckbehälters 60 wird mit Hilfe der Filterpumpe 57 die Schleifemulsion so lange im Kreislauf über den Behälter 55 zurück zum Unterdruckbandfilter 60 gepumpt, bis sich ein Filterkuchen im Unterdruckbandfilter 60 aufgebaut hat. Sodann wird umgeschaltet auf den Reinigungszyklus 52-60-57-58-61-62-52.

Claims (4)

1. Verfahren zum Reinigen der bei der Oberflächenbearbeitung von Werk­ stoffen durch Schleifen und anschließendes Honen verschmutzenden Schleif- und Honemulsionen durch Filtrieren, wobei die Honemulsion durch einen mit Filterhilfsmitteln angeschwemmten Filter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Filterhilfsmittel zur Filtrierung der Honemulsion der in der Schleifemulsion enthaltene Schleifschlamm verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschwemmen des die Honemulsion reinigenden Filters die Schleif­ emulsion diesem für die Dauer der Bildung eines Filterkuchens direkt zu­ geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschwemmen des die Honemulsion reinigenden Filters schaufel­ trockener, aus Schleifemulsion gewonnener Schleifschlamm eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifemulsion und die Honemulsion derartig angesetzt werden, daß die gleichen Konzentratbestandteile mit unterschiedlichen Konzentrationen in den Emulsionen enthalten sind.