EP1037726A1 - Device for monitoring a processing liquid - Google Patents

Device for monitoring a processing liquid

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Publication number
EP1037726A1
EP1037726A1 EP98966297A EP98966297A EP1037726A1 EP 1037726 A1 EP1037726 A1 EP 1037726A1 EP 98966297 A EP98966297 A EP 98966297A EP 98966297 A EP98966297 A EP 98966297A EP 1037726 A1 EP1037726 A1 EP 1037726A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
processing liquid
monitoring
processing
sensor
determination
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98966297A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Günter BREMER
Thomas HÖFLER
Peter Holzhauer
Thomas Netsch
Eckehard Walitza
Norbert Stroh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Filterwerk Mann and Hummel GmbH filed Critical Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1037726A1 publication Critical patent/EP1037726A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/1826—Organic contamination in water
    • G01N33/1833—Oil in water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/12—Condition responsive control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20—Oxygen containing
    • Y10T436/207497—Molecular oxygen
    • Y10T436/209163—Dissolved or trace oxygen or oxygen content of a sealed environment

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring a machining fluid.
  • a method for monitoring a machining fluid is known from US Pat. No. 5,224,051. This method is used in particular on a metal processing system, a large number of metal processing machines being provided and a centrally stored reservoir which contains the amount of aqueous cooling lubricant liquid. The metal processing machines are supplied centrally from this reservoir.
  • the cooling lubricant liquid consists of lubricant and water-containing components. These components are monitored and measurement signals are generated which are sent to an analysis device. Based on the analysis, the content of a component in the monitored liquid is modified.
  • the method described in the cited patent shows a device with which the content of dissolved oxygen is determined as an indication of microorganisms.
  • the conductivity, the pH value and the temperature are also determined.
  • no information is given on the correlation between oxygen consumption and microorganism contamination.
  • a disadvantage of this system is that the reliable assignment of the measurement data to the components of the processing fluid is not possible. It is therefore very difficult to add additional components or modify the processing fluid.
  • a disadvantage of this known device is that certain parameters in the liquid are very difficult to detect. So z. B. the determination of the microorganisms contained in the liquid is often only possible indirectly. There is also a risk that due to solids and chemically dissolved substances in the processing liquid, the measurement signal is falsified or the functionality of the sensor is impaired.
  • the invention has for its object to provide a device for monitoring a machining fluid that is suitable, even under difficult conditions, ie. H. Detect several components in the liquid, even with machining liquids that are contaminated with solids and chemically contaminated.
  • the main advantage of the invention is that a device for maintaining the functionality of the sensor or sensors is initially provided. Meaningful measured values can only be determined if the sensor properties are continuously analyzed. The measured values arrive at a device for processing the monitoring signals in order to influence the composition of the processing liquid directly or indirectly from these processed signals.
  • This device ensures optimum stabilization of the processing fluid and thus ensures a long service life for this fluid.
  • a PT 100 sensor is suitable for temperature measurement.
  • the concentration of the processing liquid can be determined from the combination of the refractive index with the density or the UV haze with the density.
  • Foreign oil can also be determined using a combination of refractive index and density or turbidity and density.
  • Aerobic germs can be determined using a corresponding O 2 sensor.
  • the pH value is usually sensed with a PH electrode, the conductivity with a Conductivity sensor.
  • the corrosiveness of the machining fluid can be determined with a redox electrode.
  • composition of the processing fluid is influenced, for example, by predetermined control algorithms using an expert system or by means of neural networks. It is of course also conceivable to use fuzzy logic which carries out an optimization process with regard to the quality of the processing fluid.
  • the processing liquid is expediently monitored in a treatment tank.
  • This monitoring can, for. B. by a mobile service device, which is suitable for field use.
  • a mobile service device which is suitable for field use.
  • different device variants are conceivable, such as. B. a semi-mobile device that supplies the determined data to a remote diagnosis.
  • the processing liquid is monitored in one or more processing containers. It is also possible to arrange containers in the bypass of a processing container in order to ensure particularly favorable environmental conditions there.
  • sensors can be used which sense the loading of the processing liquid with solid particles. It is also expedient to measure the microorganisms, the pH or the corrosivity or other relevant variables such as germs, yeasts, bacteria, abrasiveness, nitrate, nitrite, water hardness, disruptive ions, dispersed air, foam, foreign oil, foreign substances, temperature, conductivity to determine in the machining fluid.
  • a further development of the invention aims to carry out remote data transmission; Monitoring signals are sent to one or more devices for evaluation via these, for example via a corresponding modem; Integrated data evaluation is also possible.
  • a filter system for mechanical cleaning is provided in an advantageous embodiment of the invention.
  • This filter system consists, for example, of a belt filter system or a vacuum filter as well as other suitable systems / devices and peripheral devices. If the processing liquid has to be separated into certain components, for example for disposal, a system can be provided in a further embodiment of the invention, which performs, for example, an emulsion splitting.
  • Such systems usually work on a membrane basis (ultrafiltrate), but also on a thermal or chemical basis.
  • An important component in the device for monitoring machining fluid is the detection of an aerobic attack. This correlates with the oxygen consumption in the machining fluid.
  • the oxygen consumption caused by aerobic germs is directly related to the bacterial count (microbiologically expressed in column-forming units per milliliter).
  • the oxygen consumption is temperature-dependent. It is therefore useful to determine the correlation between oxygen consumption, bacterial count and temperature.
  • the oxygen consumption can only be determined in a closed system. It is therefore necessary to supply the processing liquid separately to a sample container and to carry out the measurement of the oxygen consumption there.
  • FIG. 1 shows a processing plant for processing liquid
  • Figure 2 shows an integrated system concept for monitoring and processing the
  • FIG. 3 shows the schematic representation of the sensors for recording the data of a processing liquid.
  • the preparation system according to FIG. 1 shows several machine tools 10, 11, 12, 13 in a schematic representation. Machining liquid, in particular a cooling lubricant emulsion, is fed to these machine tools via line 14.
  • Machining liquid in particular a cooling lubricant emulsion
  • the cooling lubricant emulsion which is loaded with solids or dirt particles and other contaminants, reaches an emulsion preparation 16 via line 15 Filter system 19 the removal of very fine particles from the emulsion.
  • the cleaned and prepared emulsion arrives in a collecting tank 20 and is again available for the processing process.
  • the cooling lubricant emulsion is transported via feed pumps, not shown here.
  • FIG. 2 shows a device for monitoring the processing liquid.
  • the machine tools 10, 11, 12, 13 are to be supplied with prepared emulsion via the line 14.
  • the contaminated emulsion is fed via line 15 to the emulsion preparation and emulsion care 16.
  • the processed emulsion is available in a tank 20.
  • measured variables are now determined using suitable sensors. This is one or the following of the following parameters: temperature, pH, concentration, conductivity, corrosiveness, corrosion protection, foreign oil, solid particles, foreign substances, microorganisms, germs, yeasts, bacteria, abrasiveness, nitrate, nitrite, water hardness, disturbing Ions, dispersed air, foam chloride.
  • other measured variables can also be determined using suitable sensors.
  • This diagnosis system has the task of analyzing the condition of the coolant medium by comparing the actual values with predefined target values, recognizing trends with regard to the course of the actual values and possibly possible Control strategies developed. Of course, an evaluation of the measured variables is also possible on site.
  • interventions in the emulsion for emulsion preparation or for emulsion maintenance take place directly or via remote data transmission.
  • the interventions can also be carried out manually, ie certain components of the emulsion are changed by visual monitoring of the data. So will for example, the emulsion is cleaned according to its degree of contamination by a filter system 21. 22 foreign oil is removed from the emulsion via a corresponding system. Another filter system 23 is able to remove very fine particles from the emulsion.
  • a system 24 for reducing the microorganisms is also controlled via the diagnostic system 30. The pH value is adjusted or regulated via a system 25.
  • the corrosivity can be changed via a system 26, the temperature via a suitable device 27 and the concentration of the emulsion, ie the ratio between water and oil is controlled via a system 28. Further process steps can also be carried out, the possibility with the block box 40 is indicated in FIG.
  • the processing of the cooling lubricant emulsion is also independent of the type of machining process on the machine tools. It is irrelevant whether the machine tools carry out a uniform or different machining process, the emulsion is only monitored and optimized according to its properties. Also in machining processes such as wire drawing, cold rolling, forming manufacturing processes.
  • the measurement variables can be diagnosed automatically.
  • the entire device for monitoring the processing liquid can have a device 31 for filter cake dewatering or for grinding sludge oil removal as an additional system.
  • the solid fraction from this device is fed to a chip washing system via a line 32 or a conveyor device.
  • the de-oiled chips go to a corresponding collecting device or to a recycling plant.
  • the liquid fraction from the filter cake dewatering or from the chip washing system passes via lines 33, 34 to a device 35 for emulsion splitting.
  • the waste emulsion from the tank 20 can be fed to this device via the line 36.
  • the emulsion cleavage carries out a separation between oil and water, the oil passes via a line 37 to a treatment plant, not shown here.
  • the water can can be returned via line 38 to tank 20.
  • Fresh water or emulsion concentrate can additionally be supplied to the tank via a line 39.
  • Sensors arranged in the tank 30 are provided with one or more suitable devices which maintain the functionality of the sensors. This can be a washing device, a corresponding cleaning device or the like. The sensors are calibrated at regular intervals, ie the diagnostic system 30 checks and corrects the sensor-specific signals.
  • a partial flow from a container 20 with processing liquid reaches the temperature sensor via a valve 50.
  • a density measurement is then carried out with the sensor 52 and the conductivity is measured with the sensor 53.
  • a sensor 54 is provided to determine the turbidity.
  • the sensor 55 is a redox transmitter for determining the corrosion behavior.
  • valves 59, 60, 61 there are three valves 59, 60, 61 in the circuit.
  • the valves 59, 60 are closed and the valve 61 is open.
  • valve 61 is closed and valves 59, 60 are opened.

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Abstract

The invention relates to a device for monitoring a processing liquid. The device comprises at least one sensor for generating at least one monitoring signal. A device is provided for detecting, storing and maintaining the reliability performance of the sensor. In addition, a device is provided for processing the monitoring signal and for generating a signal for indirect or direct influence of the composition of the processing liquid. Actuators are also provided for converting given criteria or specified values.

Description

Einrichtung zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit Device for monitoring a processing liquid
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit.The invention relates to a device for monitoring a machining fluid.
Aus der US-PS 5 224 051 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit bekannt. Dieses Verfahren wird insbesondere an einer Metallverarbeitungsanlage angewendet, wobei eine Vielzahl von Metallverarbeitungsmaschinen vorgesehen ist und ein zentral gelagertes Reservoir, das die Menge an wässriger Kühlschmiermittelflüssigkeit beinhaltet. Die Metallverarbeitungsmaschinen werden zentral aus diesem Reservoir versorgt. Die Kühlschmiermittelflüssigkeit besteht aus Schmiermittel und wasserhaltigen Komponenten. Diese Komponenten werden überwacht und Meßsignale erzeugt, die zu einem Analysegerät gelangen. Aufgrund der Analyse erfolgt eine Modifizierung des Gehaltes einer Komponente in der überwachten Flüssigkeit.A method for monitoring a machining fluid is known from US Pat. No. 5,224,051. This method is used in particular on a metal processing system, a large number of metal processing machines being provided and a centrally stored reservoir which contains the amount of aqueous cooling lubricant liquid. The metal processing machines are supplied centrally from this reservoir. The cooling lubricant liquid consists of lubricant and water-containing components. These components are monitored and measurement signals are generated which are sent to an analysis device. Based on the analysis, the content of a component in the monitored liquid is modified.
Das in dem genannten Patent beschriebene Verfahren zeigt ein Gerät, mit dem der Gehalt an gelöstem Sauerstoff als Hinweis auf Mikroorganismen ermittelt wird. Ebenso wird die Leitfähigkeit, der PH- Wert und die Temperatur festgestellt. Es werden dort allerdings keine Angaben über die Korrelation zwischen Sauerstoffverbrauch und Mikroorganismen- belastung gemacht. Ein Nachteil bei diesem System ist, daß die zuverlässige Zuordnung der Meßdaten zu den Bestandteilen der Bearbeitungsflüssigkeit nicht möglich ist. Deshalb kann die Zudosierung von zusätzlichen Komponenten oder eine Modifizierung der Bearbeitungsflüssigkeit nur sehr schwer vorgenommen werden.The method described in the cited patent shows a device with which the content of dissolved oxygen is determined as an indication of microorganisms. The conductivity, the pH value and the temperature are also determined. However, no information is given on the correlation between oxygen consumption and microorganism contamination. A disadvantage of this system is that the reliable assignment of the measurement data to the components of the processing fluid is not possible. It is therefore very difficult to add additional components or modify the processing fluid.
Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß bestimmte Parameter in der Flüssigkeit sehr schwer zu erfassen sind. So ist z. B. die Ermittlung der in der Flüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen oft nur indirekt möglich. Außerdem besteht die Gefahr, daß aufgrund von Feststoffen sowie chemisch gelösten Substanzen in der Bearbeitungsflüssigkeit das Meßsignal verfälscht bzw. die Funktionsfähigkeit des Sensors beeinträchtigt wird.A disadvantage of this known device is that certain parameters in the liquid are very difficult to detect. So z. B. the determination of the microorganisms contained in the liquid is often only possible indirectly. There is also a risk that due to solids and chemically dissolved substances in the processing liquid, the measurement signal is falsified or the functionality of the sensor is impaired.
Es ist weiterhin aus der DE 43 06 184 ein Verfahren zur kontinuierlichen Erfassung physikalischer oder chemischer Parameter von Flüssigkeiten bekannt. Die Veröffentlichung befaßt sich im wesentlichen mit einer Ventilanordnung, die zur Entnahme bzw. zur Zudosierung von Flüssigkeit geeignet ist. Eine Verarbeitung von Signalgrößen und eine Analyse dieser Signale ist dieser Veröffentlichung nicht zu entnehmen.From DE 43 06 184 a method for the continuous detection of physical or chemical parameters of liquids is also known. The publication essentially deals with a valve arrangement which is suitable for dispensing or metering in liquid. Processing of signal quantities and analysis of these signals cannot be found in this publication.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit zu schaffen, die geeignet ist, auch unter erschwerten Bedingungen, d. h. auch bei feststoffbelasteten und chemisch verunreinigten Bearbeitungsflüssigkeiten mehrere Komponenten in der Flüssigkeit zu erfassen.The invention has for its object to provide a device for monitoring a machining fluid that is suitable, even under difficult conditions, ie. H. Detect several components in the liquid, even with machining liquids that are contaminated with solids and chemically contaminated.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zunächst eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit des Sensors bzw. der Sensoren vorgesehen ist. Nur bei einer ständigen Analyse der Sensoreigenschaften können aussagekräftige Meßwerte ermittelt werden. Die Meßwerte gelangen zu einer Einrichtung zur Verarbeitung der Überwachungssignale, um mittelbar oder unmittelbar aus diesen verarbeiteten Signalen die Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit zu beeinflussen.The main advantage of the invention is that a device for maintaining the functionality of the sensor or sensors is initially provided. Meaningful measured values can only be determined if the sensor properties are continuously analyzed. The measured values arrive at a device for processing the monitoring signals in order to influence the composition of the processing liquid directly or indirectly from these processed signals.
Durch diese Einrichtung wird eine optimale Stabilisierung der Bearbeitungsflüssigkeit erzielt und damit eine hohe Lebensdauer dieser Flüssigkeit gewährleistet.This device ensures optimum stabilization of the processing fluid and thus ensures a long service life for this fluid.
Zur Ermittlung der verschiedenen Meßgrößen sind bestimmte Sensoren denkbar. Zur Temperaturmessung eignet sich beispielsweise ein PT 100-Sensor. Die Konzentration der Bearbeitungsflüssigkeit kann aus der Kombination des Brechungsindexes mit der Dichte bzw. der UV-Trübung mit der Dichte ermittelt werden. Fremdöl kann ebenfalls über eine Kombination aus Brechungsindex und Dichte bzw. Trübung und Dichte ermittelt werden. Aerobe Keime lassen sich über einen entsprechenden O2-Sensor ermitteln. Der PH-Wert wird üblicherweise mit einer PH-Eektrode sensiert, die Leitfähigkeit mit einem Leitfähigkeitssensor. Die Korrosivität der Bearbeitungsflüssigkeit kann mit einer Redox- Elektrode festgestellt werden.Certain sensors are conceivable for determining the various measured variables. For example, a PT 100 sensor is suitable for temperature measurement. The concentration of the processing liquid can be determined from the combination of the refractive index with the density or the UV haze with the density. Foreign oil can also be determined using a combination of refractive index and density or turbidity and density. Aerobic germs can be determined using a corresponding O 2 sensor. The pH value is usually sensed with a PH electrode, the conductivity with a Conductivity sensor. The corrosiveness of the machining fluid can be determined with a redox electrode.
Die Beeinflussung der Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit erfolgt beispielsweise über vorgegebene Regelalgorithmen anhand eines Expertensystems oder mittels neuronaler Netze. Es ist selbstverständlich auch denkbar, eine Fuzzylogik einzusetzen, welche einen Optimierungsvorgang hinsichtlich der Qualität der Bearbeitungsflüssigkeit durchführt.The composition of the processing fluid is influenced, for example, by predetermined control algorithms using an expert system or by means of neural networks. It is of course also conceivable to use fuzzy logic which carries out an optimization process with regard to the quality of the processing fluid.
Die Bearbeitungsflüssigkeit wird zweckmäßigerweise in einem Aufbereitungsbehälter überwacht. Diese Überwachung kann z. B. durch ein mobiles Servicegerät, welches für den Feldeinsatz geeignet ist, durchgeführt werden. Selbstverständlich sind verschiedene Gerätevarianten denkbar, wie z. B. ein teilmobiles Gerät, das die ermittelten Daten einer Ferndiagnose zufuhrt.The processing liquid is expediently monitored in a treatment tank. This monitoring can, for. B. by a mobile service device, which is suitable for field use. Of course, different device variants are conceivable, such as. B. a semi-mobile device that supplies the determined data to a remote diagnosis.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Bearbeitungsflüssigkeit in einem oder mehreren Aufbereitungsbehältern überwacht. Es besteht auch die Möglichkeit, Behälter im Nebenschluß eines Aufbereitungsbehälters anzuordnen, um dort besonders günstige Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Vorteilhafterweise können Sensoren verwendet werden, die die Belastung der Bearbeitungsflüssigkeit mit Feststoffpartikeln sensieren. Ferner ist es zweckmäßig, die Mikroorganismen, den pH-Wert oder die Korrosivität bzw. weitere relevante Größen wie Keime, Hefepilze, Bakterien, Abrasivität, Nitrat, Nitrit, Wasserhärte, störende Ionen, dispergierte Luft, Schaum, Fremdöl, Fremdstoffe, Temperatur, Leitfähigkeit in der Bearbeitungsflüssigkeit zu ermitteln.According to one embodiment of the invention, the processing liquid is monitored in one or more processing containers. It is also possible to arrange containers in the bypass of a processing container in order to ensure particularly favorable environmental conditions there. Advantageously, sensors can be used which sense the loading of the processing liquid with solid particles. It is also expedient to measure the microorganisms, the pH or the corrosivity or other relevant variables such as germs, yeasts, bacteria, abrasiveness, nitrate, nitrite, water hardness, disruptive ions, dispersed air, foam, foreign oil, foreign substances, temperature, conductivity to determine in the machining fluid.
Eine Weiterbildung der Erfindung hat zum Ziel, eine Datenfernübertragung durchzuführen; über diese, beispielsweise über ein entsprechendes Modem, werden Überwachungssignale an eine oder mehrere Einrichtungen zur Auswertung zugeführt; möglich ist auch eine integrierte Datenauswertung.A further development of the invention aims to carry out remote data transmission; Monitoring signals are sent to one or more devices for evaluation via these, for example via a corresponding modem; Integrated data evaluation is also possible.
Neben der Einrichtung zur Überwachung der Bearbeitungsflüssigkeit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Filtersystem zur mechanischen Reinigung vorgesehen. Dieses Filtersystem besteht beispielsweise aus einer Bandfilteranlage oder einem Unterdruckfilter sowie weiteren geeigneten Anlagen/Geräten und Peripherieeinrichtungen. Sofern die Bearbeitungsflüssigkeit in bestimmte Komponenten aufgetrennt werden muß, beispielsweise zur Entsorgung, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein System vorgesehen sein, das beispielsweise eine Emulsionsspaltung vornimmt. Solche Systeme arbeiten üblicherweise auf Membranbasis (Ultrafiltrat), aber auch thermischer bzw. chemischer Basis.In addition to the device for monitoring the processing liquid, a filter system for mechanical cleaning is provided in an advantageous embodiment of the invention. This filter system consists, for example, of a belt filter system or a vacuum filter as well as other suitable systems / devices and peripheral devices. If the processing liquid has to be separated into certain components, for example for disposal, a system can be provided in a further embodiment of the invention, which performs, for example, an emulsion splitting. Such systems usually work on a membrane basis (ultrafiltrate), but also on a thermal or chemical basis.
Ein wichtiger Baustein in der Einrichtung zur Überwachung von Bearbeitungsflüssigkeit ist die Sensierung eines Aerobienbefalls. Dieser korreliert mit dem Sauerstoffverbrauch in der Bearbeitungsflüssigkeit. Der durch aerobische Keime hervorgerufene Sauerstoffverbrauch steht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Keimzahl (mikrobiologisch ausgedrückt in kolonnenbildende Einheiten pro Milliliter). Allerdings ist der Sauerstoffverbrauch bei einer gegebenen konstanten aerobischen Keimbelastung temperaturabhängig. Deshalb ist es sinnvoll, die Korrelation zwischen Sauerstoffverbrauch, Keimzahl und Temperatur zu ermitteln. Selbstverständlich kann der Sauerstoffverbrauch nur in einem abgeschlossenen System ermittelt werden. Es ist deshalb erforderlich, die Bearbeitungsflüssigkeit gesondert einem Probebehälter zuzuführen und dort die Messung des Sauerstoffverbrauchs zuzuführen.An important component in the device for monitoring machining fluid is the detection of an aerobic attack. This correlates with the oxygen consumption in the machining fluid. The oxygen consumption caused by aerobic germs is directly related to the bacterial count (microbiologically expressed in column-forming units per milliliter). However, for a given constant aerobic bacterial load, the oxygen consumption is temperature-dependent. It is therefore useful to determine the correlation between oxygen consumption, bacterial count and temperature. Of course, the oxygen consumption can only be determined in a closed system. It is therefore necessary to supply the processing liquid separately to a sample container and to carry out the measurement of the oxygen consumption there.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and further features of preferred developments of the invention are evident from the claims and also from the description and the drawings, the individual features being implemented individually or in groups in the form of subcombinations in the embodiment of the invention and in other fields, and can represent advantageous and protectable versions for which protection is claimed here.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows
Figur 1 eine Aufbereitungsanlage für Bearbeitungsflüssigkeit,FIG. 1 shows a processing plant for processing liquid,
Figur 2 ein integriertes Anlagenkonzept zur Überwachung und Aufbereitung derFigure 2 shows an integrated system concept for monitoring and processing the
Bearbeitungsflüssigkeit, sowie nachgeschalteten entsorgenden Prozeßschritten (auch Drahtziehen, Kaltwalzwerke),Machining fluid, as well as downstream disposal process steps (also wire drawing, cold rolling mills),
Figur 3 zeigt die schematische Darstellung der Sensoren zur Erfassung der Daten einer Bearbeitungsflüssigkeit. Die Aufbereitungsanlage gemäß Figur 1 zeigt mehrere Werkzeugmaschinen 10, 11, 12, 13 in schematischer Darstellung. Diesen Werkzeugmaschinen wird über die Leitung 14 Bearbeitungsflüssigkeit, insbesondere eine Kühlschmierstoffemulsion zugeführt. Über die Leitung 15 gelangt die mit Feststoffen bzw. Schmutzpartikeln und anderweitigen Verunreinigungen belastete Kühlschmierstoffemulsion zu einer Emulsionsaufbereitung 16. In der Emulsionsaufbereitung erfolgt in einem Filtersystem 17 das Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffen, in einer weiteren Einrichtung 18 das Abscheiden von Fremdöl und in einem weiteren Filtersystem 19 das Entfernen von Feinstpartikeln aus der Emulsion. Die gereinigte und aufbereitete Emulsion gelangt in einen Sammeltank 20 und steht wieder dem Bearbeitungsprozeß zur Verfügung. Der Transport der Kühlschmierstoffemulsion erfolgt über hier nicht dargestellte Förderpumpen.FIG. 3 shows the schematic representation of the sensors for recording the data of a processing liquid. The preparation system according to FIG. 1 shows several machine tools 10, 11, 12, 13 in a schematic representation. Machining liquid, in particular a cooling lubricant emulsion, is fed to these machine tools via line 14. The cooling lubricant emulsion, which is loaded with solids or dirt particles and other contaminants, reaches an emulsion preparation 16 via line 15 Filter system 19 the removal of very fine particles from the emulsion. The cleaned and prepared emulsion arrives in a collecting tank 20 and is again available for the processing process. The cooling lubricant emulsion is transported via feed pumps, not shown here.
In Figur 2 ist eine Einrichtung zur Überwachung der Bearbeitungsflüssigkeit dargestellt. Auch hier sind die Werkzeugmaschinen 10, 11, 12, 13 mit aufbereiteter Emulsion über die Leitung 14 zu versorgen. Die belastete Emulsion wird über die Leitung 15 der Emulsionsaufbereitung und Emulsionspflege 16 zugeführt. Die aufbereitete Emulsion steht in einem Tank 20 zur Verfügung. In diesem Tank 20 werden nunmehr über geeignete Sensoren Meßgrößen ermittelt. Dabei handelt es sich um eine oder folgende der nachstehend genannten Meßgrößen: Temperatur, pH-Wert, Konzentration, Leitfähigkeit, Korrosivität, Korrosionsschutz, Fremdöl, Festpartikel, Fremdstoffe, Mikroorganismen, Keime, Hefepilze, Bakterien, Abrasivität, Nitrat, Nitrit, Wasserhärte, störende Ionen, dispergierte Luft, Schaumchlorid. Selbstverständlich können auch weitere Meßgrößen mit geeigneten Sensoren ermittelt werden.FIG. 2 shows a device for monitoring the processing liquid. Here too, the machine tools 10, 11, 12, 13 are to be supplied with prepared emulsion via the line 14. The contaminated emulsion is fed via line 15 to the emulsion preparation and emulsion care 16. The processed emulsion is available in a tank 20. In this tank 20, measured variables are now determined using suitable sensors. This is one or the following of the following parameters: temperature, pH, concentration, conductivity, corrosiveness, corrosion protection, foreign oil, solid particles, foreign substances, microorganisms, germs, yeasts, bacteria, abrasiveness, nitrate, nitrite, water hardness, disturbing Ions, dispersed air, foam chloride. Of course, other measured variables can also be determined using suitable sensors.
Diese Meßgrößen gelangen über eine Datenübertragung oder eine Datenfernübertragung 29 zu einem Diagnosesystem 30. Dieses Diagnosesystem hat die Aufgabe, den Zustand des KSS- Mediums zu analysieren, indem es die Istwerte mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht, Trends hinsichtlich des Verlaufs der Istwerte erkennt und evtl. mögliche Regelstrategien erarbeitet. Selbstverständlich ist auch eine Auswertung der Meßgrößen vor Ort möglich.These measured variables arrive at a diagnosis system 30 via a data transmission or a remote data transmission 29. This diagnosis system has the task of analyzing the condition of the coolant medium by comparing the actual values with predefined target values, recognizing trends with regard to the course of the actual values and possibly possible Control strategies developed. Of course, an evaluation of the measured variables is also possible on site.
Aufgrund der vorgegebenen Systematik hinsichtlich der Regelung oder Steuerung der meßtechnisch erfaßten Größen innerhalb der Kühlschmierstoffemulsion, erfolgen direkt oder über eine Datenfernübertragung Eingriffe in die Emulsion zur Emulsionsaufbereitung bzw. zur Emulsionspflege. Die Eingriffe können auch manuell erfolgen, d. h. durch eine visuelle Überwachung der Daten werden bestimmte Komponenten der Emulsion verändert. So wird beispielsweise über ein Filtersystem 21 die Emulsion entsprechend ihrem Verschmutzungsgrad gereinigt. Es wird über ein entsprechendes System 22 Fremdöl aus der Emulsion entfernt. Ein weiteres Filtersystem 23 ist in der Lage, Feinstpartikel aus der Emulsion zu entfernen. Ein System 24 zur Reduzierung der Mikroorganismen wird ebenfalls über das Diagnosesystem 30 gesteuert. Der pH-Wert wird über ein System 25 eingestellt bzw. geregelt. Die Korrosivität kann über ein System 26 verändert werden, die Temperatur über eine geeignete Einrichtung 27 und die Konzentration der Emulsion, d. h. das Verhältnis zwischen Wasser und Öl wird über ein System 28 gesteuert. Weitere Prozeßschritte sind ferner durchführbar, in der Figur 2 ist die Möglichkeit mit der block box 40 angedeutet.Due to the given systematics with regard to the regulation or control of the measured values within the cooling lubricant emulsion, interventions in the emulsion for emulsion preparation or for emulsion maintenance take place directly or via remote data transmission. The interventions can also be carried out manually, ie certain components of the emulsion are changed by visual monitoring of the data. So will for example, the emulsion is cleaned according to its degree of contamination by a filter system 21. 22 foreign oil is removed from the emulsion via a corresponding system. Another filter system 23 is able to remove very fine particles from the emulsion. A system 24 for reducing the microorganisms is also controlled via the diagnostic system 30. The pH value is adjusted or regulated via a system 25. The corrosivity can be changed via a system 26, the temperature via a suitable device 27 and the concentration of the emulsion, ie the ratio between water and oil is controlled via a system 28. Further process steps can also be carried out, the possibility with the block box 40 is indicated in FIG.
Durch die Veränderung der Emulsion hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Funktionsfähigkeit wird die Prozeßsicherheit und damit die Lebensdauer erhöht. Dadurch ist auch die Aufbereitung der Kühlschmierstoffemulsion unabhängig von der Art des Bearbeitungsverfahrens an den Werkzeugmaschinen. Es ist unerheblich, ob die Werkzeugmaschinen ein einheitliches oder unterschiedliche Bearbeitungsverfahren durchführen, die Emulsion wird lediglich entsprechend ihrer Eigenschaften überwacht und optimiert. Auch bei Bearbeitungsverfahren wie Drahtziehen, Kaltwalzen, umformende Fertigungsverfahren.By changing the emulsion in terms of its composition and functionality, process reliability and thus the service life are increased. This means that the processing of the cooling lubricant emulsion is also independent of the type of machining process on the machine tools. It is irrelevant whether the machine tools carry out a uniform or different machining process, the emulsion is only monitored and optimized according to its properties. Also in machining processes such as wire drawing, cold rolling, forming manufacturing processes.
Die Diagnose der Meßgrößen kann automatisch erfolgen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, manuelle Eingriffe in dem System vorzunehmen und damit eine halbautomatische Regelung oder eine Steuerung der Parameter durchzuführen.The measurement variables can be diagnosed automatically. Of course, there is also the possibility to carry out manual interventions in the system and thus to carry out a semi-automatic regulation or a control of the parameters.
Die gesamte Einrichtung zur Überwachung der Bearbeitungsflüssigkeit kann als Zusatzsystem eine Einrichtung 31 zur Filterkuchenentwässerung bzw. zur Schleifschlammentölung aufweisen. Die Feststofffraktion aus dieser Einrichtung wird über eine Leitung 32 oder eine Fördereinrichtung einer Spänewaschanlage zugeführt. Die entölten Späne gelangen zu einer entsprechenden Auffangvorrichtung bzw. in eine Recyclinganlage.The entire device for monitoring the processing liquid can have a device 31 for filter cake dewatering or for grinding sludge oil removal as an additional system. The solid fraction from this device is fed to a chip washing system via a line 32 or a conveyor device. The de-oiled chips go to a corresponding collecting device or to a recycling plant.
Die Flüssigfraktion aus der Filterkuchenentwässerung bzw. aus der Spänewaschanlage gelangt über die Leitungen 33, 34 zu einer Einrichtung 35 zur Emulsionsspaltung. Dieser Einrichtung kann über die Leitung 36 die Altemulsion aus dem Tank 20 zugeführt werden. Die Emulsionsspaltung führt eine Trennung zwischen Öl und Wasser durch, das Öl gelangt über eine Leitung 37 zu einer hier nicht dargestellten Aufbereitungsanlage. Das Wasser kann über die Leitung 38 in den Tank 20 zurückgeführt werden. Dem Tank kann über eine Leitung 39 zusätzlich Frischwasser bzw. Emulsionkonzentrat zugeführt werden. In dem Tank 30 angeordnete Sensoren sind mit einer oder mehreren geeigneten Einrichtungen versehen, die die Funktionsfähigkeit der Sensoren aufrechterhalten. Es kann sich hierbei um eine Wascheinrichtung, um eine entsprechende Reinigungseinrichtung oder ähnliches handeln. Die Sensoren werden in regelmäßigen Abständen kalibriert, d. h. das Diagnosesystem 30 überprüft und korrigiert die sensorspezifischen Signale.The liquid fraction from the filter cake dewatering or from the chip washing system passes via lines 33, 34 to a device 35 for emulsion splitting. The waste emulsion from the tank 20 can be fed to this device via the line 36. The emulsion cleavage carries out a separation between oil and water, the oil passes via a line 37 to a treatment plant, not shown here. The water can can be returned via line 38 to tank 20. Fresh water or emulsion concentrate can additionally be supplied to the tank via a line 39. Sensors arranged in the tank 30 are provided with one or more suitable devices which maintain the functionality of the sensors. This can be a washing device, a corresponding cleaning device or the like. The sensors are calibrated at regular intervals, ie the diagnostic system 30 checks and corrects the sensor-specific signals.
Aus einem Behälter 20 mit Verarbeitungsflüssigkeit gelangt ein Teilstrom über ein Ventil 50 zu dem Temperatursensor. Anschließend erfolgt mit dem Sensor 52 eine Dichtemessung und mit dem Sensor 53 die Messung der Leitfähigkeit. Zur Ermittlung der Trübung ist ein Sensor 54 vorgesehen. Der Sensor 55 ist ein Redox-Meßumformer zur Ermittlung des Korrosionsverhaltens. Nach einem PH- Wertsensor 56 wird die Flüssigkeit in ein abgeschlossenes System 57 transportiert. Dieses abgeschlossene System dient zur Messung des Verbrauchs an Sauerstoff über einen bestimmten Zeitraum. Hierzu ist ein Sauerstoffsensor 58 vorgesehen. Die Bearbeitungsflüssigkeit wird nach dem Meßzyklus wieder dem Behälter 20 zugeführt.A partial flow from a container 20 with processing liquid reaches the temperature sensor via a valve 50. A density measurement is then carried out with the sensor 52 and the conductivity is measured with the sensor 53. A sensor 54 is provided to determine the turbidity. The sensor 55 is a redox transmitter for determining the corrosion behavior. After a pH value sensor 56, the liquid is transported into a closed system 57. This closed system is used to measure the consumption of oxygen over a certain period of time. An oxygen sensor 58 is provided for this. The processing liquid is returned to the container 20 after the measuring cycle.
Damit während der Bestimmung des Sauerstoffgehalts der Probe die weiteren Meßreihen nicht unterbrochen werden, befinden sich drei Ventile 59, 60, 61 in dem Kreislauf. Während der Messung des Sauerstoffgehalts sind die Ventile 59, 60 geschlossen, das Ventil 61 geöffnet. Zur Aufnahme einer neuen Probe zur Sauerstoffmessung wird das Ventil 61 geschlossen und die Ventile 59, 60 geöffnet. So that the further series of measurements are not interrupted during the determination of the oxygen content of the sample, there are three valves 59, 60, 61 in the circuit. During the measurement of the oxygen content, the valves 59, 60 are closed and the valve 61 is open. To receive a new sample for oxygen measurement, valve 61 is closed and valves 59, 60 are opened.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit mit wenigstens einem Sensor zur Erzeugung wenigstens eines Überwachungssignals, eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit des Sensors, eine Einrichtung (30) zur Verarbeitung des Überwachungssignals und Erzeugung eines Signals zur mittelbaren oder unmittelbaren Beeinflussung der Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit aufgrund vorgegebener Kriterien oder Sollgrößen.1. A device for monitoring a processing liquid with at least one sensor for generating at least one monitoring signal, a device for maintaining the functionality of the sensor, a device (30) for processing the monitoring signal and generating a signal for indirectly or directly influencing the composition of the processing liquid on the basis of predetermined Criteria or target values.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsflüssigkeit in einem Aufbereitungsbehälter (20) überwacht ist, wobei mehrere Aufbereitungsbehälter vorgesehen sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the processing liquid is monitored in a treatment tank (20), wherein a plurality of treatment tanks are provided.
3. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren für die Ermittlung von Partikeln oder die Ermittlung von Mikroorganismen oder die Ermittlung des PH-Werts oder die Ermittlung der Korrosivität oder die Ermittlung der Temperatur oder die Ermittlung der Konzentration vorgesehen sind.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that sensors are provided for the determination of particles or the determination of microorganisms or the determination of the pH value or the determination of the corrosiveness or the determination of the temperature or the determination of the concentration.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenfernübertragung (19) vorgesehen ist, über welche die Überwachungssignale an die Einrichtung (30) zur Auswertung zugeführt werden.4. Device according to claim 1, characterized in that a remote data transmission (19) is provided, via which the monitoring signals are supplied to the device (30) for evaluation.
5. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtersystem (21) zur mechanischen Reinigung der Bearbeitungsflüssigkeit vorgesehen ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a filter system (21) is provided for the mechanical cleaning of the processing liquid.
6. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein System (35) zur Spaltung der Bearbeitungsflüssigkeit in die einzelnen Bestandteile, insbesondere eine Emulsionsspaltung vorgesehen ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a system (35) for splitting the processing liquid into the individual components, in particular an emulsion splitting is provided.
7. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mikroorganismen in Form von aerobischen Keimen durch Messung des Sauerstoffverbrauchs ermittelt wird, wobei ein Sauerstoffsensor vorgesehen ist, der in einem abgeschlossenen System den Verbrauch an vorhandenem Sauerstoff temperaturabhängig erfaßt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that microorganisms in the form of aerobic germs are determined by measuring the oxygen consumption, an oxygen sensor being provided, which in a closed system records the consumption of available oxygen depending on the temperature.
8. Verfahren zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit, wobei wenigstens ein Sensor vorgesehen ist, welcher in einer abgeschlossenen Kammer die Änderung des Sauerstoffgehalts der Bearbeitungsflüssigkeit sensiert und daraus einen Wert für die Anzahl der Mikroorganismen in der Bearbeitungsflüssigkeit abgeleitet wird.8. Method for monitoring a processing liquid, at least one sensor being provided which senses the change in the oxygen content of the processing liquid in a closed chamber and from which a value for the number of microorganisms in the processing liquid is derived.
9. Verfahren zur Überwachung einer Bearbeitungsflüssigkeit mit wenigstens einem Sensor zur Erzeugung wenigstens eines Überwachungssignals, einer Einrichtung zur Verarbeitung des Überwachungssignals und Erzeugung eines Signals zur mittelbaren oder unmittelbaren Beeinflussung der Zusammensetzung der Bearbeitungsflüssigkeit aufgrund vorgegebener Kriterien oder Sollgrößen. 9. A method for monitoring a processing fluid with at least one sensor for generating at least one monitoring signal, a device for processing the monitoring signal and generating a signal for indirectly or directly influencing the composition of the processing fluid on the basis of predetermined criteria or target values.
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