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Verfahren und Vorrichtung zur Klärung von schmierenden Kühlmitten
Die Erfindung behandelt ein Klärverfahren für schmierende Kühlmittel und eine Vorrichtung
zur Entfernung von Fremdstoffen aus schmierenden Kühlmitteln, wie sie z. B. bei
der Metallbearbeitung verwendet werden.
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Die Metallbearbeitung umfaßb z,ahlreicheArbeitsvorgänge, wie Bürsten,
Schwabbeln, Spanabheben, Bohren, Ziehen, Pressen, Schleifen, Fräsen, Walzen. Sägen,
Gewindebohren, Gewindeschneiden USW.
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Dabei wird das bearbeitete Material je nach der Art des Werkstoffs
(Metalle, Legierungen, Kunststoffe, Glas, Gummi, Glimmer, Porzellan, Faserstoffe
u. dgl.) infolge der Reibung mehr oder weniger heiß. Das ist unerwünscht, denn die
Bearbeitungswerkzeuge werden schnell stumpf und verschleißen. Es ergeben sich Maßveränderungen.
Die Werkstücke brechen leicht infolge der ungleichen Ausdehnung bei der Hitze. Außerdem
häufen sich bei jedem Arbeitsgang Abfallstoffe, z. B. Teilchen des bearbeiteten
Materials, wie Drehspäne, beim Spanabheben oder Teilchen vom Arbeitswerkzeug, wie
beim Schleifen. Sie können auch Korrosions-oder Oxydationsprodukte enthalten, wie
Rost, Hammerschlag oder Oxydfilme. Feste Abfälle, wie Späne, Drehspäne, Staub, Körner
usw., müssen vom Werkstück und Werkzeug entfernt werden. Ebenso muß man Korrosions-
und Oxydationsprodukte beim Formdrehen vermeiden oder sofort entfernen.
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Zur Kühlung verwendet man heute schmierende und/oder kühlende Flüssigkeiten,
welche die Gleitflächen zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück schmieren
und die Wärme abführen.
Dabei erzielt man eine Verringerung des
Kräfteverbrauches, eine längere Gebrauchsfähigkeit der Werkzeuge, genaue Maße und
exakte Kalibrierung und Verhütung von Korrosion und Oxydation sowie Entfernung der
abfallenden Späne, Körner, Staub usw.
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Je nach Aufgabe wählt man die Zusammensetzung der Kühlmittel. Man
benutzt zum Schleifen häufig Wasser, zum Schneiden von Gummi und Kunststoffen raffiniertes
Petroleum, Schweröl oder Terpentin. Vielfach verwendet man auch alkalische Flüssigkeiten,
wie Soda- oder Seifenlösungen. In anderen Fällen kommen Mineralöle und fette Öle
oder Mischungen davon zur Anwendung. Zu Bohrarbeiten eignen sich die bekannten Bohrölemulsionen.
Solche Bohrölemulsionen verwendet man auch häufig zu spanabhebenden Arbeiten, Schleifen
und Ziehen von '.Metallen und ihren Legierungen.
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Bei den bisher bekannten Kühlverfahren sammelt man die Kühlmittel
an den Arbeitsflächen wieder und führt sie den Kühlflächen von neuem zu. Dabei verunreinigen
sie sich mit der Zeit und reichern sich mit Abfallstoffen (Abrieb von Werkzeug und
bearbeiteter Fläche) an. Die Abfallstoffe haben oft einen erheblichen Wert, z. B.
beim Spanabheben von Kupfer, Bronze, Aluminium usw., so daß ihre Rückgewinnung aus
dem Kühlmittel notwendig ist. Durch die Entfernung der Abfallstoffe wird das Kühlmittel
regeneriert. Die Beeinträchtigung der Kühl- und Schmierwirkung durch Kratzen oder
Schaben infolge der Anwesenheit von Abfällen wird vermieden. Bei ölhaltigen Kühlmitteln
ist die Bildung von Ölschlamm sehr nachteilig.
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Je nach Art des Kühlmittels und der zu bearbeitenden Werkstoffe erstrebt
man deshalb die Reinigung des Kühlmittels zwecks Regenerierung und Rückgewinnung
der Abfallstoffe. Die Reinigung von Kühlmitteln ist nicht einfach. Die bekannten
Verfahren mit Absetztanks und Zentrifugen arbeiten nicht wirtschaftlich und beanspruchen
außerdem viel Platz, denn die Absetztanks dürfen wegen der erheblichen Menge an
Abfallstoffen nicht allzu klein bemessen werden. Zentrifugen arbeiten mit den Filtern,
die man laufend reinigen und wechseln muß. Feine Teilchen eignen sich außerdem nicht
zur Filterung.
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Nach dem vorliegenden Verfahren wird das verunreinigte Kühlmittel
durch Luft stark bewegt, um die Verunreinigungen in einer Schaumschicht an der Oberfläche
des Kühlmittels anzureichern. Der die Verunreinigungen tragende Schaum wird dann
von den geklärten Kühlmitteln abgetrennt. Die Verunreinigungen werden also auf verhältnismäßig
einfachem Wege mit Hilfe eines Flotationsgerätes beseitigt. Die Reinigung vollzieht
sich in einem Kreisprozeß.
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Die Anordnung von Arbeitsstelle, Kühlmittelzufuhr und Flotationsgerät
ist bei diesem Verfahren Je nach den Anforderungen verschieden. Man kann z. B. die
Kühlmittel in einem Tank lagern und das Werkstück nach der Bearbeitung in oder durch
das Kühlmittel führen. Ein solches Vorgeben eignet sich beim Drahtziehen oder bei
Verwendung von Heiz- und Waschbädern. Dabei zieht man die Flüssigkeit zu der Flotationsvorrichtung
direkt aus dem Tank heraus und führt das geklärte Kühlmittel in den Tank zurück.
Man kann das Kühlmittel aber auch aus dem Zufuhrbehälter holen und während der Bearbeitung
auf das Werkstück und/oder Werkzeug sprühen oder darüber gießen, besonders wenn
das Kühlmittel nicht nur kühlen und schmieren, sondern auch die Abfälle wegschwemmen
soll. Will man vorwiegend kühlen und die, Flüssigkeit auf Matrizen, Walzen, Lager
usw. aufsprühen oder gießen, so sammelt man das Kühlmittel, führt es zum Flotationsgerät,
klärt und leitet es wieder zum Zufuhrtank.
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Es hat sich gezeigt, daß sich die Flotation für alle Kühlmittel eignet.
Die Schaumflotation läßt sich nicht allein zur Abtrennung von metallischen Teilchen
aus dem Kühlmittel, sondern auch zur Abtrennung und Wiedergewinnung nichtmetallischer
Stoffe, wie Gummi, Glas, Kunststoff, Keramik usw., verwenden. Dieser Kreislauf läßt
sich weitgehend variieren und gestattet die Verbindung von beliebigen Metallbearbeitungswerkzeugen,
z. B. Drehstählen, Fräsern, Bohrern usw. Auch für Schleif- und Polierarbeiten, Walzen,
Pressen und Ziehen ist das Verfahren geeignet. Es lassen sich dabei alle Flotationsgeräte
verwenden. Die Flotationsgeräte können die Luft durch Bewegung oder nach Art einer
Kaskade durch Umwälzen des Breies einbringen. Gute Ergebnisse beringen Bc@ lüftungsvorrichtungen,
bei denen die Luft in den Brei entweder durch Saugen mittels bewegter Teile des
Gerätes eingeführt oder unter der Oberfläche der Flüssigkeit unter Druck freigegeben
wird. Man kann dem Kühlmittel aber auch gaserzeugende Stoffe zufügen und mit dem
freigesetzten Gas die Verunreinigungen in der Schwebe halten. Dieses Verfahren läßt
sich durch mechanische Bewegung oder Anwendung von Vakuum ergänzen. Beim Schleifen
ist das Kühlmittel bereits durch den Arbeitsgang gut durchlüftet und die Verwendung
einer einfachen Vakuumvorrichtung völlig ausreichend. Die bekannten Ausführungen
solcher Vakuumvorrichtungen sind meist gut brauchbar. Besonders gute Ergebnisse
brachte ein Fagergren-Flotationsgerät.
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Kühlmittel vom Emulsionstyp stellen gewöhnlich das einfachste Problem.
Emulsionstypen bestehen aus Öl und wäßrigen Seifen. Verunreinigte Emulsionen schäumen
leicht im Flotationsgerät, wobei man bereits ohne Zusatzstoffe eine gute Anreicherung
erzielt. Wenn der ölige Bestandteil des Kühlmittels ein gutes Schaumvermögen zeigt
und die Verunreinigungen gut aufnimmt, trägt man kleine Mengen Öl während der Flotation
ein. Diese Zusätze beschleunigen die Flotation und fördern die Klärung, während
zugleich der Ölgehalt des Kühlmittels ergänzt wird. Die Ergänzung ist von Zeit zu
Zeit infolge Verspritzens oder sonstigen Verlustes durch Haften an Werkstücken usw.
erforderlich. Das Flatationsgerät verteilt das neue Öl wirksam im Kühlmittel.
Bei
anderen Kühlmitteln kann jedoch die Flotation ohne Zusatzstoffe bei der Entfernung
gewisser wertvoller Verunreinigungen unwirksam sein. Bei solchen Stoffen muß man
ein Schaumflotationsmittel oder eine Kombination solcher Mittel zur Sicherung guter
Ergebnisse verwenden. Dies ist besonders bei Verwendung von Wasser oder wäßrigen
Lösungsmitteln als Kühlmittel nötig. Wasser allein besitzt keine wesentliche sammelnde
Kraft, und die üblichen Bestandteile vom wäßrigen Kühlmittel enthalten selten geeignete
Schaumbildner.
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Kühlmittel aus mit Wasser nicht mischbaren Ölen schäumen gewöhnlich,
wenn sie der Wirkung eines Flotationsgerätes ausgesetzt sind. Dieser Schaum besitzt
wenig oder keine sammelnde Kraft. Sogar das Zufügen der üblichen Flotationsmittel
ist oft wirkungslos, da die Anreicherung durch Schaumflotie@rung unter Verwendung
bekannter Zusätze von einer Oberflächenwirkung abhängig zu sein scheint, die entweder
durch das Öl gehemmt oder ausgeschaltet wird. Es wurde gefunden, daß diese gewöhnlich
in Wasser unlöslichen und damit nicht mischbaren Öle mit Wasser durchmischt vorübergebend
emulgieren, aber im Ruhezustand keine stabilen Emulsionen bilden. Emulsionsbrecher
lassen sich zur Beschleunigung dieses Trennverfahrens verwenden. Die Verunreinigungen
werden oft schnell im Schaum angereichert, was während der vorübergehenden Emulgierung
ohne Gebrauch von zusätzlichen Flotierungsmitteln erfolgt. Wenn die Verunreinigungen
durch diese Behandlung nicht angereichert werden, fügt man Flotationsmittel zu.
Die Wahl des Zusatzstoffes hängt also von den gewünschten Resultaten und der Natur
des zu behandelnden Kühlmittels ab. Die gewählten Mittel sollen aber nicht durch
ihre Eigenschaften oder infolge ihrer Menge die Eigenschaften des Kühlmittels verändern
und seine Wirkung stören.
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Die Zugabe eines der üblichen Schäumer, wie Pineöl, Kresylsäure, Mischungen
höherer aliphatischer Alkohole usw., kann sich bei der Entfernung der jeweiligen
Verunreinigungen als gleichwertig zeigen. Ihre Wirkung kann durch die Verwendung
verschiedener Öle ergänzt werden. Diese Öle können verseifbar, wie höhere Glyceride,
oder nicht verseifbar sein, wie Schweröl, Petroleum und verschiedene andere Kohlenwasserstoffe.
Sie können als Sammleröle, Schäumen Schaumänderer usw. wirken und lassen sich wie
bei der Erzaufbereitung verwenden.
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Bei vielen verunreinigten Kühlmitteln muß man ein Flotationsmitte@l
vom Aniontyp für eine wirksame Klärung verwenden, wie Fettsäuren, Harzsäuren, Tallöl
usw., Seifen, wie: Alkali-, Amin- und andere Seifen der höheren organischen Säuren,
schwarze flüssige Seifen, Nanthate und Dithiophosphate. Ob man diese Anionstoffe
allein oder in Verbindung mit anderen Mitteln verwendet, hängt von der Natur der
Verunreinigungen und des Kühlmittels ab.
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Gewisse Kühlmittel können aber auch die Anwendung von Kationsubstanzen
für eine wirksame Flotation erforderlich machen, z. B. von Aminen oder Polyaminen
(als Basen oder lösliche Salze, wie Hydrochloride, Acetate usw.) oder von quaternären
Stickstoffverbindungen, Pyridiniumve!rbindungen. Verschiedene Kationverbindungen,
die durch Kondensation von Polyaminen, wie Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Hydroxyäthyläthylendi-amin
usw., mit Fettsäuren, Fettsäureglycerid-en usw. gebildet werden, können ebenfalls
Verwendung finden.
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Außer den oben beschriebenen Substanzen können Klassen von Mitteln,
die unter dem Namen Modifikatoren bekannt sind, verwendet werden. So kann bei der
Flotation von metallischem Eisen aus gewissen Kühlmitteln der Gebrauch von schweren
Metallsalzen, wie Kupfersulfat, im Verein mit einem Beschleuniger zwecks schnellerer
oder vollständigerer Entfernung der Verunreinigungen von Vorteil sein.
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Die von dem Schleif- oder spanabhebenden Werkzeug oft entwickelte
lokalisierte hohe Temperatur an der Berührungsstelle mit dem Werkstück zersetzt
gewisse Bestandteile des Kühlmittels, wie Fettsäuren, zu einem Brei. Dieser Brei
zerstört nicht allein die kühlende und schmierende Wirkung des Kühlmittels, sondern
auch diese Bestandteile, die nach der Klärung des Kühlmittels nicht mehr vorhanden
sind. Demzufolge können Fettsäuren oder Fettsäureprodukte als Flotationsmittel den
gesamten oder einen Teil des Verlustes infolge Zersetzung der Kühlmittelkomposition
wieder ersetzen.
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Da normalerweise lediglich eine kleine Menge Zusatzstoff erforderlich
ist, kann dieser oft vor dem Gebrauch ohne merklichen Einfluß auf die Wirksamkeit
des Kühlmittels diesem zugefügt werden. Sollen die Zusatzstoffe zu Beginn der Flotation
zugesetzt werden, so ist es gut, wenn auch nicht unbedingt nötig, sie mit dem Kühlmittel
einige Sekunden vorher zu mischen. Sie können aber auch, wenn gewünscht, auf einmal
oder in Portionen während der eigentlichen Flotation zugefügt werden.
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Existiert in einer Maschinenwerkstatt ein zentrales Umlaufsystem für
das Schneid- und Kühlöl, so kann das gleiche Kühlmittel eventuell bei verschiedenen
Arbeitsgängen verwendet werden. Infolgedessen können die von dem Kühlmittel aufgenommenen
Verunreinigungen verschiedene Materialien enthalten. Es ist oft erwünscht, diese
Bestandteile getrennt vom Schneidöl abzuscheiden, dazu können verschiedene Flotationsmittel
nacheinander verwendet werden, damit die einzelnen Verunreinigungen erfaßt werden.
In einem solchen Fall müssen die ZusatzstofedemWiedergewinnungssystem direkt vor
der jeweiligem Flotationsstufe, bei der ein besonderer Zusatz erforderlich ist,
zugefügt werden. Mit Ausnahme dieser besonderen Fälle ist jedoch die vorliegende
Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Arbeitsstufe beschränkt, bei der die Flota,tionsmittel
in Umlauf gebracht werden müssen.
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Das beanspruchte Verfahren wird im einzelnen in den folgenden Beispielen
beschrieben, die nur zur Erläuterung dienen und keineswegs den Gegenstand
der
Erfindung beschränken sollen. Alle Teile sind Gewichtsteile.
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Wasser oder wäßrige Lösungsmittel als Kühlmittel Beispiels Bei der
Fabrikation von Hartgummigegenständen durch Schleifen und- Spanablleben ist Wasser
als Kühlmittel allein brauchbar. Die Praxis erfordert ein großes, feinmaschiges
Sieb, um das Kühlmittel zu klären und den Gummi wiederzugewinnen. Da die Teilchen
gewöhnlich klein sind, geht das Sieben langsam, benötigt viel Platz und erfordert
häufiges Reinigen des Siebes.
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Eine Probe des nicht gesiebten Wassers enthielt 1,03 0/0o fester Stoffe.
Eine Probe nicht gesiebten Wassers wurde einer 3o-Sekunden-Flotation in einer Fagergren-Flotationsapparatur
unter Verwendung von 223 9/t schwarzer flüssiger Seife als Flotationsbeschleuniger
unterworfen. o,99 %o fester Stoffe der zugeführten Menge wurden wiedergewonnen.
Die Flotationsvorrichtung macht daher die Siebapparatur überflüssig und ermöglicht
eine schnelle und kontinuierliche Wiedergewinnung der festen Stoffe. Wiederholungsversuche
mit anderen Anionsubstanzen ergaben ebenfalls eine befriedigende Rückgewinnung.
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Beispiel: Bei der Herstellung von Kupferdraht, Rohren, Blechen usw.
werden häufig Wasser oder wäßrige Lösungen verseifter Fettsäuren, roher Fette usw.
auf die Matrizen, Walzen, Lager und Werkstücke als Schmier- und Kühlmittel aufgesprüht.
Diese Flüssigkeit nimmt beträchtliche Mengen Kupferteilchen, Kupferoxyd, Kupferhydroxyd
und Kupfersalze auf. Bisher ließ man diese Kühlmittel absitzen und das geklärte
Kühlmittel dann zurückfließen. Dadurch entstehen Schwierigkeiten, weil sich das
Material nur langsam absetzt und große Lagergefäße erforderlich sind. Häufig ist
die Klärung durch Absitzen unvollständig, und es werden harte Teilchen zurückgeführt.
Dies beschleunigt die Abnutzung an Lagern, Matrizen und Walzen und macht häufige
Unterbrechungen erforderlich. Überdies sind Kupfer oder Kupferverbindungen wertvoll,
wenn sie in brauchbarer Form zurückgewonnen werden können.
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Eine Probe von Wasser, das beim Kupferwalzen verwendet worden war,
enthielt o,615 0/öo suspendierter fester Teile. Sie wurden während verschiedener
Zeiträume in einer Flotationsapparatur unter Verwendung von 134. 9/t schwarzer flüssiger
Seife behandelt. Wir fanden, daß eine Flotations Behandlung von 1/2 Minute oder
mehr den Gehalt an festen Stoffen des Abflusses schnell auf etwa o,oo7 %o erniedrigte.
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Beispiel 3 Kühlwasser vom Schleifen von Eisen und Stahl war so stark
mit Metallteilchen und Schleifkörnern verunreinigt, daß die Umlaufpumpe mehrmals
ausgewechselt werden xnulte. Diese Suspension mit etwa 25 g Schlamm pro Liter der
Flüssigkeit wurde durch eine Flotationsapparatur geleitet. Mit 223 g schwarzer flüssiger
Seife pro Tonne als Zusatzstoff wurde praktisch eine vollständige Entfernung der
festen Stoffe erzielt. Petroleum mit schwarzer flüssiger Seife ergab Klärung; Tallöl,
verseift oder in Form einer Emulsion, rief ebenfalls bei Verwendung als Flotationsmittel
Klärung hervor.
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Die Verwendung einer Flotationsapparatur ersetzt große Absetzbassins,
die früher verwendet wurden, ermöglicht einen schnellen und kontinuierlichen Klärungsprozeß
und läßt Kupfer oder andere metallische Stoffe in einer wiederverwendbaren Form
zurückgewinnen. Es ist auch nicht notwendig, das ganze Kühlwasser durch Flotation
zu behandeln, um die Lebensdauer der Walzen und Matrizen wirksam zu verlängern,
sondern es genügt eine kontinuierliche Flotation mit einer Entnahme von 15 bis 5o
% des Flüssigkeitsstromes und Klärung desselben vor Wiederverwendung. Wenn gezogene
oder ausgepreßte Materialien direkt in ein Wasch- oder Kühlbad laufen, kann die
gleiche Anordnung verwendet werden, um Abfallprodukte wiederzugewinnen und das Kühlmittel
zu reinigen. Öl als Kühlmittel Beispiel Schmieröle, die als Kühlmittel bei der Bearbeitung
von Magnesiumlegierungen dienen, haben keine sammelnde Kraft, wenn sie in einer
Fagergren-Flotationsapparatur mit oder ohne zusätzliche Flotationsmittel behandelt
werden. Proben verunreinigter Öle mit einem Gehalt von o,0390/00 fester Stoffe werden
mit dem gleichen Volumen Wasser verdünnt und 1 Minute läng in einer Fagergren-Flotationsapparatur
flotiert wirksam geklärt. Der geklärte Abfluß trennte sich beim Stehen schnell in
Schichten. Die Ölschicht wurde dekantiert und hielt durchschnittlich o,oo-.%o fester
Stoffe zurück. Die Wasserschicht vom ersten Versuch, die eine sehr kleine Menge
Öl enthielt, wurde in den nachstehenden Versuchen wiederverwendet, um jeden weiteren
Ölverlust auszuschalten.
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Beispiel s Zooo Teile einer gebrauchten Emulsion mit einem Gehalt
von Schlamm, Metallteilchen und Schleifsand wurden ohne Verwendung von Zusatzmitteln
2 Minuten lang mit einer Drehgeschwindigkeit von 15oo U/min flotiert. Die festen
Stoffe wurden schnell gesammelt, und der Schlamm vermehrte sich in dem Maße, wie
die festen Stoffe entfernt wurden. Die Analyse der geklärten Flüssigkeit zeigte,
daß 99.98019 der Verunreinigungen durch die Flotationsbehandlung entfernt wurden.
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Verschiedene Portionen wurden so behandelt. In federn Fall hinterließ
diese Arbeitsweise eine im wesentlichen völlig geklärte Emulsion. Das Schaumkonzentrat
wurde jedesmal steheingelassen, und die festen Stoffe trennten sich schnell durch
Absetzen daraus a1). Die überstehende Flüssigkeit
wurde dekantiert
und einer nachfolgenden Flotationsportion verunreinigter Emulsion zugesetzt. In
jedem Fall wurde eine praktisch vollständige Entfernung der suspendierten festen
Teilchen erzielt, und die geklärte Emulsion war zur Wiederverwendung geeignet.
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Beispiel 6 2ooo ccm einer verunreinigten Emulsion eiithielten verschiedene
Verunreinigungen, die zum Teil leicht flotierten, zum Teil suspendiert blieben oder
sich absetzten. Die Probe wurde 5 Minuten stehengelassen, wonach sich ein erheblicher
Teil der Verunreinigungen abgesetzt hatte. Dieser Teil enthielt die meisten der
gröberen :Metallpartikel und betrug etwa 15 °/o der gesamten Verunreinigungen. Die
überstehende Flüssigkeit wurde dann dekantiert und der Schaumflotation wie in Beispiel
12 unterworfen, wobei keine Zusatzmittel erforderlich waren. Die Prüfung der geklärten
Emulsion zeigte, daß sie im wesentlichen frei von allen Verunreinigungen war.
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Eine fast vollständige Klärung der Emulsion wurde durch diese Kombination
von Absetzen und Flotation schnell erzielt. Dies ist besonders dann von Vorteil,
wenn gröberes Material entweder ein kostspieliges Zusatzmittel oder große Mengen
an Zusatzstoffen erfordert.
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Wenn es die Natur der Emulsion erlaubt, können Absetzhilfsstoffe verwendet
werden, um das Mengenverhältnis der vor der Flotation zu entfernenden Stoffe zu
vergrößern. Eine Anzahl bekannter Netzmittel wurden als Absetzhilfsstoffe erprobt.
Es wurde gefunden, daß merkwürdigerweise die gleichen Verbindungen, die als kationaktive
Flotationsbeschleuniger sehr wirksam waren, auch das Absitzen der festen Stoffe
begünstigten. Die folgenden Stoffe und Mengenverhältnisse schienen höchst wirksam
beim Klären der verunreinigten Emulsion zu sein: die Reaktionsprodukte von Palyäthylenpolyaminen
mit gemischten Fettsäuren -C12- in Mengen von i,i kg/t, n-Decyl- und n-Tetradecylpyridiniumchlorid
in MMengen von etwa 1,3 kg/t und i n-Dodecyiamin hydrochlorid in Mengen von etwa
2,2 kg/t.
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Einige Zusatzstoffe, wie die gemischten Poly. äthylenpolyaminreaktionsprodukte
und i n-Dodecyl aminhydrochlorid, sind in dem ursprünglicher Leichtöl löslich. Sie
haben außerdem den Vorteil daß sie in vielen Fällen der ursprünglichen Leichtöllösung
zugesetzt werden können und für weitere .@rl"eitsgänge darin bleiben und damit jederzeit
ihre Wirkung ausüben können.
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In vielen Fällen, wo die schmierende Wirkung In oder größerer Bedeutung
als die Kühlwirkung ist, kann es wünschenswert sein, in das Kühlmittel ein mit Wasser
nicht mischbares Schmiermittel einzubringen. Infolge ihrer Nichtvermischbarkeit,
im Gegensatz zu den sogenannten wasserlöslichen ölen, scheiden sich diese Schmieröle
beim Stehen in einer überstehenden Schicht ab. Oft wird ein größerer Teil der Verunreinigungen
in dieser Schicht des nichtlöslichen Öls zurückbleiben. Die Schichten können abgetrennt
werden, z. B. durch Dekantieren; die ölschicht kann wie in Beispiel q. gereinigt
und die zurückbleibende Schicht wie in Beispiel i oder 5 und 6 je nach ihrer Natur
und der Natur der Verunreinigungen behandelt werden.
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Beispiel ? Eine Emulsion von Bohröl, hergestellt durch Verdünnen von
i Teil Originalöl mit q.o bis 5o Teilen Wasser, wurde als Schmierkühlmittel beim
Schleifen der verschiedensten Metalle verwendet. Die Schleifapparatur war in jedem
Fall mit den üblichen, mit Prallflächen versehenen Ab= setztanks zum Klären des
Kühlmittels versehen. Die gebrauchte Emulsion wurde zu diesen Tanks geleitet, die
die größeren Teilchen und die Zusammenballungen der festen Stoffe entfernten; und
die Emulsion wurde dann durch zwei.- i2"-Fagergren-Flota.tionsapparaturen ohne Verwendung
zusätzlicher Flotationsmittel geleitet. Die in fortlaufender Arbeitsweise im Verlauf
von mehreren Tagen erhaltenen Ergebnisse zeigt folgende Tabelle:
Außer der fast vollständigen Entfernung von Metallteilchen und körnigen Bestandteilen,
wie oben gezeigt, wurde ein beträchtlicher Teil schmutzigen, unlöslichen, öligen
Materials durch die Flotationsbehandlung beseitigt; Versuche an dem Ausgangsmaterial
und dem Abfluß der Flotationsapparatur zeigten, daß dieser ölige Stofft als Verunreinigung
vorhanden war, und seine Entfernung gab ein klares Produkt, das dem ursprünglichen
Kühlmittel in seiner Schmierkraft entsprach. Vom Gesamtvolumen des der Flotationsapparatur
zugeführten Kühlmittels wurden weniger als 1 0/a mit den durch das Flotationsverfahren
konzentrierten festen Stoffen abgeschäumt.
Beispiel 8 Eine Probe
einer Emulsion von Bohröl mit eitlem Gehalt von etwa i Teil ursprünglichem Öl auf
4o Teile Wasser wurde beim Schleifen von Stabl verwendet. Das angesammelte Kühlmittel
von vielen Maschinen wurde zu einem Absetztank geleitet; der Abfluß desselben wurde
einer Zentrifuge zugeleitet und dann der Schleifmaschine wieder zugeführt. Eine
bewegliche Fagergren-Flotationsapparatur wurde aufgestellt und nacheinander an den
folgenden Stellen des Kühlsystems angebracht: i. vor dem Absetztank, a. zwischen
Absetztank und Zentrifuge, 3. hinter der Zentrifuge.
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An der Stelle i betrug die Entfernung der festen Stoffe etwa 99%.
An der Stelle z enthielt das Flotationszugangsmaterial eine wesentliche Menge feinverteilter
Partikel, die fast vollständig entfernt wurden. An der Stelle 3 enthielt das Flotationsmaterial
einige außerordentlich feine Schwebestoffe, die durch die Flotationsapparatur zum
größten Teil entfernt wurden.
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Die Verwendung einer Flotationsapparatur ist bei ausnehmend feinverteilten
Partikeln besonders vorteilhaft. Die mikroskopische Untersuchung der verschiedenen
verunreinigten Emulsionen zeigte bei ihrer Einführung in die Flotationsapparatur,
daß die Mehrzahl der Verunreinigungen in Form von sehr fein verteilten Partikeln
vorhanden war, die die Brownsehe Bewegung zeigten und offensichtlich frei waren.
Die Prüfung der geklärten Emulsion zeigte, daß so gut wie alle Stoffe in der Größe
über ein Mikron entfernt worden waren. Außerdem zeigte die Prüfung einer Probe des
Konzentrats, daß beachtliche Mengen des Materials mit einer Größe von weniger als
i Mikron ebensogut wie die größeren Teile entfernt worden waren. Die Mehrzahl dieser
feinen Teilchen im Konzentrat waren in Form von Agglomeraten vorhanden. Ohne Zweifel
besteht die Wirkung der Flotationsvorrichtung nicht nur darin, alle Teilchen oberhalb
einer bestimmten Größe! zu entfernen, sondern auch darin, eine Zusammenballung von
kleineren Teilchen hervorzurufen, die ihre darauffolgende Entfernung ermöglicht.
Beispiel 9 aooo ccm einer gebrauchten Emulsion mit etwa 5% löslichem Öl, etwa o,99%o
feinverteilten Eisenfeilspänen und etwa i,8o°/oo feinverteiltem Aluminium wurden
durch ein magnetisches Feld geleitet. Die Emulsion wurde nach dem Passieren des
magnetischen Separators zu einer Flotationsvorrichtung geführt und wie in Beispiel
5 behandelt. Die nach der Flotation erhaltene Emulsion war zu 9998% frei von suspendierten
festen Stoffen. Das in dem Schaumkonzentrat enthaltene Eisen und Aluminium ließ
sich leicht durch Trocknen und magnetische Behandlung trennen. Die Prüfung des durch
die erste magnetische Behandlung entfernten Materials zeigte, daß es annähernd aus
95 % Eisen und einem Teil Aluminium bestand. Das Aluminium ließ sich durch Trocl.:nen
der :Masse und Entfernen des Stahls durch eine weitere magnetische Behandlung leicht
zurückgewinnen.
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Bei einigen Proben verunreinigten Kühlmittels wurde gefunden, daß
bei Anwendung des magnetischen Feldes sie nichtmagnetischen metallischen Verunreinigungen
mit dem magnetisierbaren Material zusammen niedergerissen wurden. Dies kann durch
eine Anzahl äußerer Umstände, wie mechanische Zusammenballung, bindende Wirkung
gewisser Öle usw., verursacht werden. In derartigen Fällen kann die im Beispiel
angeführte Verfahrensart durch Verteilen der niedergeschlagenen metallischen Mischung
in einer geeigneten Flüssigkeit und erneutem Einwirken des magnetischen Feldes modifiziert
werden. Dies wird in dem folgenden Beispiel veranschaulicht. Beispiel io Ein verunreinigtes
Kühlmittel, das dem bei der Schleifoperation an Bronze in Beispiel 7 beschriebenen
glich, wurde ebenfalls beim Stahlschleifen verwendet. Dieses Kühlmittel wurde mit
einem handelsüblichen, Formaldehyd enthaltenden Desinfektionsmittel behandelt. i
Teil Desinfektionsmittel auf 4.0o Teile Kühlmittel wurde verwendet.
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Vor der Behandlung wurden 99,5% der verunreinigten festen Stoffe durch
Flotation entfernt. Die Flotation wurde unterbrochen, um dem Desinfektionsmittel
zu ermöglichen, sich gründlich mit dem Kühlmittel zu vermischen. Die Flotationsbehandlung
wurde dann fortgesetzt und 99,6% der suspendierten festen Stoffe entfernt, ohne
daß die Zugabe des Desinfektionsmittels eine bemerkenswerte Wirkung auf den Flotationsprozeß
ausübt.
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Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile: i. Genauere Arbeit,
besonders bei Schleifarbeiten; 2. Verlängerung der Gebrauchsdauer der Kühlmittelpumpen,
damit Verringerung der Betriebs-und Anlageerhaltungskosten; 3. Verringerung von
Kratzern am Fertigprodukt und damit des Ausschußanfalls; q.. Vermeidung von Verstopfungen
im Umlaufsystem für das Kühlmittel; 5. Platzersparnis durch Ausschaltung herkömmlicher
Absetz- und Lagertanks; 6. Erhebliche Ersparnis an Kühlmittelverbrauch durch Regenerierung;
7. Rückgewinnung von wertvollen Abfallstoffen. Außer diesen Vorzügen hilft die Verwendung
der Flotationsmethode bei der Ausschaltung gewisser Unglücksfälle, z. B. durch Bildung
von Bakterien, für die Arbeiter. Zur Abhilfe setzt man ein Desinfektionsmittel zu.
Ein Flotationsgerät bildet eine ideale Vorrichtung, um Desinfektionsstoffe zuzuführen
und gründlich zu verteilen.
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In dieser Beziehung besitzen Flotationsvorrichtungen, die nach einem
pneumatischen oder kombinierten mechanisch-pneumatischen Prinzip arbeiten,
den
Vorteil einer kräftigen Durchlüftung, die bei der Bekämpfung der Bakterien und für
die Erhaltung des Kühlmittels sehr wirksam ist. In Fällen, in denen ein großer Teil
des Kühlmittels der Flotation unterworfen wird, ist die Durchlüftung zur Bekämpfung
des Bakterienwachstums auch ohne Zusatz von Desinfektionsstoffen von Wert. Zugleich
wird die Bildung von Gasen im Ölschlamm verhindert. Zum Absaugen der Gase kann ein
Exhaustor dienen.