WO1986004348A1 - Hygienization of water-miscible cooling lubricant emulsions by irradiation with hard gamma rays - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for irradiating water-miscible lubricant emulsions, in particular cooling lubricant emulsions for metal-cutting machine tools, with a hard gamma-ray emitter shielded by a lead jacket, which is installed in a line section belonging to the cooling circuit.
- Such cooling lubricant emulsions are required in large quantities in the industrial process. They are therefore guided in a circuit to the machine tools and then returned to a storage container with subsequent processing and kept ready.
- Biocides are therefore often added to the cooling lubricants, which reduce the biocompatibility of the emulsions and can lead to symptoms of the disease, primarily on the skin of the employees working there.
- the invention has for its object to keep the effort as low as possible by the proper dimensioning of the device and design, without neglecting existing regulations for radiation protection. According to the invention, this object is achieved by the features of the first claim. From the so-called biodynamic dose rate, the value of which has been determined from tests, a suitable radiator power can be determined for each facility size and capacity, which on the one hand fulfills the requirement for limitation of the bacterial population and freedom from fungi and on the other hand the radiator power is so low that with simple means adequate shielding and simple maintenance is possible.
- the line piece in the region of the radiator is expediently U-shaped and the radiator is used approximately in the middle of the U-shaped winding.
- the radiation element eg Co 60
- the radiation element is expediently surrounded by a hermetically sealed radiator capsule made of stainless steel, which in turn is placed in a stainless steel chamber of the line piece, which is open to the outside, is absolutely tight against the lubricant emulsion in the pipe section.
- the radiating element is thus protected twice. If the chamber leaks due to corrosion or otherwise, the capsule prevents contact between the cooling medium and the radiating element.
- a moisture indicator in the chamber allows the damage to be noticed in good time and can be remedied after the lamp capsule has been removed.
- the opening of the chamber in the area of the lead jacket is sealed with a lead plug after inserting the lamp capsule.
- the lead jacket In order to be able to operate a device with emitters of different emitter power, it is proposed to provide the lead jacket with a minimum thickness of 40 cm in all directions from the center of the tube, although smaller thicknesses may be sufficient with less radiation activity.
- the greatest distance between the center of the radiator and the inner surface of the cable is decisive for the activity of the radiator, namely in the cable cross-section through the center of the radiator.
- this is expediently arranged on the edge of the line, so that the maximum distance corresponds approximately to the diameter of the line.
- the maximum distance to the radius of the line can be reduced if, according to a further proposal, the lamp is arranged approximately in the middle of the line.
- Special circumstances may require it; that several radiators with a correspondingly reduced radiator power are arranged in a star shape on the circumference of the line.
- FIG. 1 1) shows a longitudinal section through an inventive device. It is a U-shaped tube (a) with a diameter of 125 mm, but can be enlarged or reduced as desired, which is encapsulated with lead (e) in a sheet metal trough (f) in such a way that a lead thickness of 400 mm, but can be changed if necessary.
- An opening (j) of minimum 25 mm is cut in the middle of the upper horizontal tube and a stainless steel bushing (b) of 25 mm x 30 mm is watertightly fitted into the interior of the tube.
- the radiator (c) is placed in this socket.
- the opening is sealed with a suitable lead plug (b).
- a valve (h) is attached to the lower tube wall, through which the emulsion can be drained.
- a channel is drilled through the lead jacket up to the socket, through which a moisture indicator (g) can be inserted appropriately.
- FIG. 2 shows a cross section of the system according to the invention, the designation being the same as Fig. 1.
- FIG. 3 shows an alternative solution, as the radiator (c) by extending the socket (b) to e.g. 62.5 mm can be attached in the middle of the pipe.
- Figure 4 shows, with the same designation, how several radiators are attached in a star shape around the tube can be.
- the system is flanged into the circulation system of a central cooling lubricant system, the tube is filled with emulsion and the heater is inserted. From this point in time, the system can be set up at any location without maintenance until the half-life has expired, if a closure (k) is attached above the lead plug (d).
Description
Hygienisierung von wassermischbaren Kühlschmierstoffemulsionen durch Bestrahlung mit harter Gammastrahlung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestrahlung von wassermischbaren Schmierstoffemulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffemulsionen für spanabhebende Werkzeugmaschinen, mit einem harte Gammastrahlen emittierenden durch einen Bleimantel abgeschirmten Strahler, der in einem zum Kühlkreislauf gehörenden Leitungsstück eingebaut ist.
Derartige Kühlschmierstoffemulsionen werden in großen Mengen im industriellen Prozess benötigt. Sie werden daher in einem Kreislauf zu den Werkzeugmaschinen geführt und anschließend in einen Vorratsbehälter mit anschließender Aufbereitung zurückgeführt und bereitgehalten.
Diese Kühlschmierstoffemulsionen sind gute Bakteriennährböden. Übermäßiges Bakterienwachstum und Pilzwachstum mindern die technische Qualität der Emulsionen und verkürzen die Standzeiten und bedeuten gleichzeitig ein gesundheitliches Risiko für die dort beschäftigten Mitarbeiter.
Den Kühlschmierstoffen werden daher häufig Biozide zugesetzt, die die biologische Verträglichkeit der Emulsionen herabsetzen und zu Krankheitserscheinungen, vorwiegend der Haut der dort beschäftigten Mitarbeiter, führen können.
Ferner ist bekannt (Arbeitsmedizin, Sozialmedizin, Präventivmedizin 4/1983, Seite 79 - 82), durch Bestrahlung der Kühlschmierstoffe mit harter Gammastrahlung die Bakterienpopulation unter max.106/cm3 der Emulsion zu halten. Hierzu wird in eine zum Kühlkreislauf gehörende
Vorlaufleitung ein Co 60-Strahler eingeschraubt, mittels Bleisteinen abgeschirmt und der im Untergeschoß separat liegende ganze Raum gemäß Strahlenschutzverordnung verschlossen. Die bekannten Einrichtungen haben sich in praxi gut bewährt. Allerdings müssen aus strahlenschutztechnischen Gründen erhebliche Aufwendungen bei der Installation und Wartung der Einrichtung geleistet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die riehtige Dimensionierung der Einrichtung und Gestaltung den Aufwand möglichst gering zu halten, ohne bestehende Vorschriften für den Strahlenschutz zu vernachlässigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Aus der sogenannten biodynamischen Dosisleistung, deren Wert aus Versuchen ermittelt wurde, kann für jede Einrichtungsgröße und Kapazität eine geeignete Strahlerleistung festgelegt werden, durch die einerseits die Forderung nach Beschränkung der Bakterienpopulation und Pilzfreiheit erfüllt wird und andererseits die Strahlerleistung so gering ist, daß mit einfachen Mitteln eine ausreichende Abschirmung und einfache Wartung möglich ist.
Die Versuche haben gezeigt, daß ein Wert von etwa 1,3 rd/Tag pro Teilchen als Anfangswert für die biodynamische Dosisleistung unter Berücksichtigung der Strahlerlebensdauer optimal ist.
Damit auch eine Strahlenabschirmung in Durchflußrichtung vorhanden ist, wird zweckmäßig das Leitungsstück im Bereich des Strahlers U-förmig ausgebildet und der Strahler etwa in der Mitte der U-förmigen Windung eingesetzt. Das Strahlenelement, z.B. Co 60, wird dabei zweckmäßig von einer hermetisch geschlossenen Strahlerkapsel aus Edelstahl umgeben, die ihrerseits in eine Kammer aus Edelstahl des Leitungsstücks gelegt wird, die nach außen offen,
gegenüber der Schmierstoffemulsion im Leitungsstück aber absolut dicht ist. Das strahlende Element ist somit zweifach geschützt. Sollte durch Korrosion oder sonstwie die Kammer undicht werden, wird durch die Kapsel ein Kontakt zwischen dem Kühlmedium und dem strahlenden Element vermieden werden. Durch eine Feuchtigkeitsanzeige in der Kammer kann der Schaden rechtzeitig bemerkt und nach Entfernung der Strahlerkapsel behoben werden. Die Öffnung der Kammer im Bereich des Bleimantels wird nach dem Einsetzen der Strahlerkapsel durch einen Bleipfropf dicht verschlossen.
Um eine Einrichtung mit Strahlern verschiedener Strahlerleistung betreiben zu können, wird vorgeschlagen, den Bleimantel in allen Richtungen vom Rohrmittelpunkt aus mit einer Mindeststärke von 40 cm zu versehen, wobei jedoch bei geringerer Strahlenaktivität auch geringere Stärken ausreichend sein können.
Für die Aktivität des Strahlers ist unter anderem der größte Abstand zwischen dem Strahlermittelpunkt und der Leitungsinnenfläche maßgebend, und zwar im Leitungsquerschnitt durch die Strahlermitte. Bei polarisiert strahlenden Strahlern wird dieser zweckmäßig am Rande der Leitung angeordnet, sodaß der maximale Abstand etwa dem Durchmesser der Leitung entspricht. Bei einem allseitig strahlendem Strahler, kann der maximale Abstand auf den Radius der Leitung vermindert werden, wenn der Strahler nach einem weiteren Vorschlag etwa in der Mitte der Leitung angeordnet wird. Besondere Umstände können es verlangen; daß mehrere Strahler mit entsprechend reduzierter Strahlerleistung sternförmig am Umfang der Leitung angeordnet sind. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Figur 1 (Fig. 1) zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung. Es handelt sich um ein U-förmiges Rohr ( a ) mit Durchmesser von 125 mm, jedoch beliebig vergrößer-oder verkleinerbar, das in einer Blechwanne ( f ) mit Blei ( e ) umgossen wird und zwar so, daß von der Rohrmitte eine Bleidicke von 400 mm, bei Bedarf jedoch änderbar erreicht wird. In der Mitte des oberen horizontalen Rohres wird eine Öffnung ( j ) von Minimum 25 mm geschnitten und hier eine Edelstahlbuchse ( b ) von 25 mm x 30 mm ins Rohrinnere wasserdicht angebracht. In diese Buchse wird der Strahler (c ) gelegt.
Oberhalb der Buchse ( b ) wird eine kegelförmige Aussparung im Bleimantel belassen ( i ), sodaß man die Buchse beschicken kann.
Die Öffnung wird durch einen passenden Bleipfropf ( b ) dicht verschlossen.
An der unteren Rohrwand wird ein Ventil ( h ) angebracht, durch das die Emulsion abgelassen werden kann. Durch den Bleimantel wird ein Kanal bis zur Buchse gebohrt, durch den eine Feuchtigkeitsanzeige ( g ) passend eingesetzt werden kann.
Figur 2 (Fig. 2) zeigt einen Querschnitt der erfindungsmäßen Anlage, wobei die Bezeichnung gleich Fig. 1 ist.
Figur 3 (Fig. 3) zeigt eine alternative Lösung, wie der Strahler ( c ) durch Verlängerung der Buchse ( b ) auf z.B. 62,5 mm in Rohrmitte angebracht werden kann.
Figur 4 (Fig. 4) zeigt bei gleicher Bezeichnung, wie mehrere Strahler sternförmig um das Rohr angebracht
werden können.
Die Anlage wird in das Kreislaufsystem einer zentralen Kühlschmierstoffanlage eingeflanscht, das Rohr mit Emulsion gefüllt und der Strahler eingebracht. Von diesem Zeitpunkt ist die Anlage bis Ablauf der Halbwertzeit wartungsfrei an jedem beliebigem Ort aufstellbar, wenn oberhalb des Bleipfropf ( d ) ein Verschluß ( k ) angebracht wird.
Bezugszeichen
a U-förmiges Rohr b Edelstahlhülse c Strahler d Bleipfropf e Bleiabschirmung f Blechwanne g Feuchtigkeitsanzeiger h Ablaßventil i kegelförmige Bleiaussparungj Rohröffnung k Verschluß l 25 mm m 30 mm n 125 mm o 325 mm p 400 mm
Claims
1. Einrichtung zur Hygienisierung durch Bestrahlung von wassermischbaren Schmierstoffemulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffemulsionen für spanabhebende Werkzeugmaschinen, mit einem harte Gammastrahlen emittirenden, durch einen Bleimantel abgeschirmten Strahler, der in ein zum Kühlkreislauf gehörendes Leitungsstück eingebaut und dadurch gekennzeichnet ist, daß eine biodynamische Dosisleistung B der Einrichtung einen Anfangswert (Auslegewert) von 1 - 10 rd/Tag und Teilchen haben kann.
Durch B = K . A . D r2 rd . m2 K = Gammakonstant in Ci.h
A = Strahleraktivität in Ci
D = Bestrahlungsdauer in min/Tag r = Radius des Rohres am Strahlereinbauort in m
läßt sich die notwendige Strahleraktivitat A in Ci ermittein, um B für jedes Teilchen der fließenden Emulsion zu erreichen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß B als BK (biodynamische Dosisleistungskonstante) einen Anfangswert von 1,3 rd/Tag/Teilchen hat, um das Bakterienwachstum < 106 Keime/cm Emulsion zu halten und Pilzfreiheit zu gewährleisten.
3. Einrichtung nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Co 60-Strahlers aus
BK = K . A . D r2 wobei
die Strahlerleistung A in Ci Co60 für jede zentrale Umwälzanlage gefunden werden kann, wenn bekannt sind
1. Tatsächliches Volumen der Anlage in m
2. Umwälzleistung der Pumpen in m3/h
3. Rohrinnendurchmesser am Strahlereinbauort in dm
4. Urawälzzeit in h/Tag während Betriebszeit
5. Umwälzzeit in h/Tag während Stillstandszeit
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück eine U-förmige Windung darstellt und der Strahler etwa in der Mitte der Windung eingesetzt ist.
5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück im Bereich des Strahlers eine nach außen offene, gegenüber der Schmierstoffemulsion dichite Kammer aus Edelstahl aufweist, in die eine hermetisch geschlossene Strahlerkapsel aus Edelstahl gelegt ist, wobei die Öffnung der Kammer im Bereich des Bleimantels durch einen Bleipfropf verschließbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine Feuchtigkeitsanzeige aufweist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bleimantel vom Strahler aus in allen Richtungen eine Idealstärke von 40 cm aufweist, aber nach unten korrigierbar ist, je nach Strahleraktivität.
8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen allseitig strahlenden, etwa in Leitungsmitte angeordneten Strahler.
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einseitig strahlender Strahler am Rande der Leitung angeordnet ist, wobei die Hauptstrahlungsrichtung durch die Leitungsmitte geht.
10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet ist durch eine sternförmige Anbringung des Strahlers am Rande der Leitung, wobei die Hauptstrahlungsrichtung der einzelnen Strahler durch die Leitungsmitte geht.
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