WO1991012926A1 - Aufbereitungssystem für kühlschmierstoffe - Google Patents

Aufbereitungssystem für kühlschmierstoffe Download PDF

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WO1991012926A1
WO1991012926A1 PCT/EP1991/000278 EP9100278W WO9112926A1 WO 1991012926 A1 WO1991012926 A1 WO 1991012926A1 EP 9100278 W EP9100278 W EP 9100278W WO 9112926 A1 WO9112926 A1 WO 9112926A1
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separator
expansion tank
overflow
processing system
cooling lubricant
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Wolfgang Stephan
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0217—Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/04—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning aqueous emulsion based

Definitions

  • the invention relates to a processing system for cooling lubricants, in particular cooling lubricant emulsions, with a pump for conveying the cooling lubricant from the cooling lubricant container of a machine tool into a separator of the processing system.
  • Cooling lubricants of this type are contaminated with non-emulsified oils, solids of organic and inorganic nature and with microflora, consisting of bacteria and fungi, during use. Hydraulic oils, honing oils, protective oils and other amounts of oil also get into the emulsion. Although these oils float in the machine tanks because of their lower density on the surface of the liquid, they lead to unpleasant mixing zones with a water-in-oil emulsion character and, in the worst case, extract oil-soluble components of the emulsion. When these oils are emulsified, the properties of the emulsion deteriorate.
  • cooling lubricants are located in machine tanks, in central systems and associated circulating devices for machine tools in the metalworking industry.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a treatment system of the type mentioned at the outset such that, by adjusting the operating parameters of the separator, an almost complete division of the used emulsion or of the used cooling lubricant into the three phases mentioned above is achieved over the long term becomes.
  • the invention is based, inter alia, on the knowledge that after the solid and liquid contaminants of the used cooling lubricant have separated in the machine tank of the respective machine, these contaminants are mixed back into the cooling lubricant within the suction pump. Since this mixing takes place unevenly, a permanent, optimal functioning of the separator cannot be achieved in the long run. Another reason for the disadvantage in the prior art lies in the uneven flow rate to the separator through the foam, which is found in the inflow line and the pump.
  • the used cooling lubricant runs out of the expansion tank into the separator by gravity.
  • a used cooling lubricant is thus fed to the separator under always the same conditions and practically always the same composition, so that a permanent optimum setting of the separator and thus a complete division of the used cooling lubricant into the three phases mentioned above is possible.
  • the height of the overflow edge of the overflow above the highest separator inlet height can be adjusted in order to be able to choose an inlet pressure which is matched to the separator size. Since the liquids separated in the separator are discharged in the free outlet, that is to say under atmospheric pressure, the inlet into the centrifuge should take place under a defined pressure without pressure fluctuations. These requirements are met by the system described.
  • the bottom of the expansion tank is inclined and has a drain at its lowest point. This allows the expansion tank to be completely emptied and cleaned.
  • the delivery line projects between the pump and the expansion tank and has several bores at this end, the sum of the bore cross-sections being the cross section of the end exceeds.
  • a strong flow within the expansion tank and swirling of deposited solids as well as an ingestion of the floating foreign oil are thus largely avoided.
  • the bores are aligned with the bottom of the expansion tank.
  • FIG. 1 shows an overview of part of the processing system according to the invention
  • FIG 2 shows the expansion tank of the treatment system according to Figure 1
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the expansion tank of a treatment system according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an overview of a section of the processing system according to the invention.
  • a cooling lubricant container 2 also called a machine tank, attached to the machine tool
  • the used cooling lubricant is conveyed by means of a pump 1 into an expansion tank 4 and flows out of this via an over-funnel 5 arranged in this expansion tank 4 into a separator 3.
  • the delivery of the used cooling lubricant into the expansion tank 4 begins at the suction bell 16 arranged in the cooling lubricant tank 2, which is coupled to a float 17.
  • the liquid is fed into the expansion tank 4 from the pump 1 provided with a flow control 14 via a differential pressure filter 18. Between the pump 1 and the expansion tank, a regulation 15 of the liquid level in the expansion tank 4 is also provided.
  • the control loops are indicated by dashed lines in FIG. 1.
  • the liquid is kept at a constant temperature by a heating / cooling coil 6, which is connected to a temperature control 7.
  • An emptying line 19 is connected to the deepest point of the inclined floor.
  • a foam damping grille 9, which can also be referred to as an injection grille, is attached above the liquid surface.
  • the used cooling lubricant is pumped from the cooling lubricant container 2 via a suction bell 16 provided with a float 17 and a differential pressure filter 18 into the compensating container 4 and flows from there via the overflow funnel 5 and the inlet line 21 because of the height difference 20 between the overflow edge of the overflow funnel 5 and the highest separator inlet point into the separator 3.
  • the used cooling lubricant is divided into the three phases mentioned above.
  • FIG. 2 shows a more detailed illustration of the expansion tank 4 from FIG. 1.
  • the used cooling lubricant is pumped via the centrifugal pump 1, a check valve 22 and the control armatures 23 through the delivery line 24 into a tubular end 13 lying inside the expansion tank 4 which has a plurality of holes 12 towards the inclined floor
  • the expansion tank 4 is covered with a tank lid 25, on the inner edge of which a sealing lip 26 is inserted.
  • the marking 27 can also be seen in FIG. 2, by means of which the overflow funnel can be set to a specific specific throughput to the separator, that is to say volume per time.
  • FIG. 3 shows an expansion tank with additional equipment.
  • a level monitor 28 and a heating / cooling coil 6 are fitted inside the expansion tank.
  • a dirt trap 29 designed as a grid is placed over the collar 10.
  • Temperature control 7 is also found in FIG. 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufbereitungssystem für Kühlschmierstoffe, insbesondere Kühlschmierstoff-Emulsionen, mit einer Pumpe (1) zum Fördern des Kühlschmierstoffes aus dem Kühlschmierstoffbehälter (2) einer Werkzeugmaschine in einen Separator (3) des Aufbereitungssystems, welches gekennzeichnet ist durch einen zwischen der Pumpe (1) und dem Separator (3) angeordneten Ausgleichsbehälter (4) mit einem darin angeordneten Überlauf (5), über den der Kühlschmierstoff zum Separator (3) geleitet wird und dessen Überlaufkante oberhalb der höchsten Separatoreinlaufhöhe liegt.

Description

"Aufbereitunqssvste für Kühlschmierstoffe"
Die Erfindung betrifft ein Aufbereitungssystem für Kühlschmier¬ stoffe, insbesondere Kühlschmierstoff-Emulsionen, mit einer Pumpe zum Fördern des Kühlschmierstoffes aus dem Kühlschmierstoffbehäl¬ ter einer Werkzeugmaschine in einen Separator des Aufbereitungs¬ systems.
Derartige Kühlschmierstoffe, insbesondere Schneid-, Schleif- und Reinigungs-Emulsionen werden während des Gebrauchs mit nichtemul- gierten Ölen, Feststoffen organischer und anorganischer Natur und mit Mikroflora, bestehend aus Bakterien und Pilzen belastet. Au¬ ßerdem gelangen Hydrauliköle, Honöle, Schutzöle und andere Ölmen- gen in die Emulsion. Diese Öle schwimmen in den Maschinentanks zwar wegen ihrer geringeren Dichte an der Oberfläche der Flüs¬ sigkeit , führen aber zu unangenehmen Mischzonen mit Wasser-in- Öl-Emulsionscharakter und extrahieren im ungünstigsten Fall öl- lösliche Komponenten der Emulsion. Wenn diese Öle einemulgiert werden, verschlechtern sich die Eigenschaften der Emulsion.
Diese Kühlschmierstoffe befinden sich in Maschinentanks, in Zen¬ tralanlagen und zugehörigen Umwälzeinrichtungen der Werkzeugma¬ schinen der metallverarbeitenden Industrie.
Um die Standzeit der Kühlschmierstoff-Emulsionen zu verlängern, werden diese aus den Maschinentanks angesaugt und in einem Separator in die drei Phasen Feststoffe, Fremdöl und Emulsion aufgetrennt. Die erhaltene Reinemulsion wird dann zur Werkzeugma¬ schine zurückgeführt. Anzustreben ist in diesem Aufbereitungssy¬ stem eine möglichst vollständige Aufteilung der verbrauchten Emulsion in die drei oben genannten Phasen. Das läßt sich gewöhn¬ lich durch eine bestimmte Einstellung der Betriebsparameter des Separators erreichen. In dem oben genannten AufbereitungsSystem gelingt jedoch im Dauerbetrieb eine solche optimale Aufteilung in die drei genannten Phasen nicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aufberei- tungssystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß durch Einstellen der Betriebsparameter des Separators auch im Dauerbetrieb eine nahezu vollständige Aufteilung der verbrauchten Emulsion bzw. des verbrauchten KühlSchmierstoffes in die drei oben genannten Phasen auf Dauer erreicht wird.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß nach dem Entmischen von festen und flüssigen Verunreinigungen des ver¬ brauchten KühlSchmierstoffes im Maschinentank der jeweiligen Ma¬ schine diese Verunreinigungen innerhalb der Saugpumpe wieder in den KühlSchmierstoff eingemischt werden. Da diese Einmischung un¬ gleichmäßig erfolgt, ist eine feste optimale Arbeitsweise des Se¬ parators auf Dauer nicht zu erreichen. Ein anderer Grund für den Nachteil im Stand der Technik liegt in der ungleichmäßigen Zu¬ flußrate zum Separator durch den Schaum, der sich in der Zuflu߬ leitung und der Pumpe b ldet.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zwi¬ schen der Pumpe und dem Separator angeordneten Ausgleichsbehälter mit einem darin angeordneten Überlauf, über den der Kühlschmierstoff zum Separator geleitet wird und dessen Überlauf¬ kante oberhalb der höchsten Separatoreinlaufhöhe liegt.
Aus dem Ausgleichsbehälter läuft der verbrauchte Kühlschmierstoff, nachdem sich die festen und die flüssigen Verunreinigungen zum Teil abgetrennt haben, mittels Schwerkraft in den Separator ein. Dem Separator wird damit ein verbrauchter Kühlschmierstoff unter immer gleichen Bedingungen und praktisch immer der gleichen Zu¬ sammensetzung zugeführt, so daß eine auf Dauer konstante optimale Einstellung des Separators und damit eine vollständige Aufteilung des zugeführten verbrauchten Kühlschmierstoffes in die drei oben genannten Phasen möglich ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Höhe der Überlaufkante des Überlaufs über der höchsten Separator¬ einlaufhöhe einstellbar ist, um je nach Separatorgröße einen auf den Separator abgestimmten Zulaufdruck wählen zu können. Da der Austrag der im Separator getrennten Flüssigkeiten im freien Aus¬ lauf, also unter Atmosphärendruck vorgenommen wird, sollte der Zulauf in die Zentrifuge unter einem definierten Druck ohne Druckschwankungen erfolgen. Diese Forderungen werden durch das beschriebene System erfüllt.
Um die von der Temperatur abhängige Viskosität der in dem Aus¬ gleichsbehälter sich befindenden verbrauchten Emulsion konstant zu halten, wird außerdem ein TemperaturregelSystem der Flüssigkeit im Ausgleichsbehälter vorgeschlagen.
Zur mechanischen Schaumdämpfung sind im Ausgleichsbehälter angeord¬ nete Einbauten vorteilhaft, insbesondere ein oberhalb des Überlauf¬ niveaus liegendes Gitter zum Dämpfen von Schaum. Damit auf der Oberfläche der verbrauchten Emulsion im Ausgleichs¬ behälter schwimmende feine Feststoffe nicht dem Separator zuge¬ führt werden, wird ein in dem Überlauf nach oben gezogener, eine Rinne b ldender Kragen vorgeschlagen.
Vorteilhaft ist außerdem, wenn der Boden des Ausgleichsbehälters geneigt ist und an seiner tiefsten Stelle einen Ablaß aufweist. Damit ist eine vollständige Entleerung und Reinigung des Aus¬ gleichsbehälters möglich.
Für eine möglichst ruhige Zuführung der Emulsion in den Aus¬ gleichsbehälter ist es vorteilhaft, wenn die Förderleitung zwi¬ schen der Pumpe und dem Ausgleichsbehälter in diesen hineinragt und mehrere Bohrungen an diesem hineinragenden Ende aufweist, wo¬ bei die Summe der Bohrungsquerschnitte den Querschnitt des Endes übersteigt. Damit wird eine starke Strömung innerhalb des Aus¬ gleichsbehälters und ein Aufwirbeln von abgelagerten Feststoffen sowie ein Eine ulgieren des aufschwimmenden Fremdöls weitgehend vermieden. Um die Rückvermischung des in dem Überlauf fließenden KühlSchmierstoffs zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bohrungen auf den Boden des Ausgleichsbehälters hin ausge¬ richtet sind.
Um einen gleichmäßigen Betrieb des Aufbereitungssystems zu ge¬ währleisten, wird außerdem eine Regelung des Zuflusses in den Ausgleichsbehälter vorgeschlagen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine Übersicht eines Teils des erfindungsgemäßen Aufbereitungssystems,
Figur 2 den Ausgleichsbehälter des Aufbereitungssystems nach Figur 1 und
Figur 3 eine weitere Ausführungsform des Ausgleichsbehälters eines Aufbereitungssystems nach Figur 1.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Aufbe¬ reitungssystem im Überblick. Aus einem an der Werkzeugmaschine angebrachten KühlSchmierstoffbehälter 2, auch Maschinentank ge¬ nannt, wird der verbrauchte Kühlschmierstoff mittels einer Pumpe 1 in einen Ausgleichsbehälter 4 gefördert und fließt aus diesem über einen in diesem Ausgleichsbehälter 4 angeordneten Über!auftrichter 5 in einen Separator 3.
Die Förderung des verbrauchten Kühlschmierstoffs in den Aus¬ gleichsbehälter 4 beginnt an der im Kühlschmierstoffbehälter 2 angeordneten Saugglocke 16, die an einen Schwimmer 17 gekoppelt ist. Über einen Differenzdruckfilter 18 wird die Flüssigkeit von der mit einer Durchflußregelung 14 versehenen Pumpe 1 in den Aus¬ gleichsbehälter 4 eingespeist. Zwischen der Pumpe 1 und dem Aus¬ gleichsbehälter ist außerdem eine Regelung 15 des Flüssigkeitsni¬ veaus im Ausgleichsbehälter 4 vorgesehen. Die Regelkreise sind in Figur 1 gestrichelt angedeutet. Innerhalb des Ausgleichsbehälters wird die Flüssigkeit von einer Heiz-/Kühlschlange 6, die an eine Temperaturregelung 7 ange¬ schlossen ist, auf konstante Temperatur gehalten. An der tiefsten Stelle des geneigten Bodens ist eine Entleerungsleitung 19 ange¬ schlossen. Oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche ist ein Schaum¬ dämpfungsgitter 9, das auch als Spritzgitter bezeichnet werden kann, befestigt.
Der verbrauchte KühlSchmierstoff wird aus dem Kühlschmierstoffbe¬ hälter 2 über eine mit einem Schwimmer 17 versehene Saugglocke 16 und über ein Differenzdruckfilter 18 in den Ausgleichsbehälter 4 gepumpt und fließt von dort über den Überlauftrichter 5 und die Zulaufleitung 21 wegen der Höhendifferenz 20 zwischen der Über¬ laufkante des Überlauftrichters 5 und dem höchsten Separatorein¬ laufpunkt in den Separator 3 ein. Dort wird der verbrauchte Kühl¬ schmierstoff in die oben genannten drei Phasen aufgeteilt.
Figur 2 zeigt eine detailliertere Abbildung des Ausgleichsbehäl¬ ters 4 von Figur 1. Der verbrauchte KühlSchmierstoff wird über die Zentrifugalpumpe 1, eine Rückschlagarmatur 22 und die Regelarma¬ turen 23 durch die Förderleitung 24 in ein innerhalb des Aus¬ gleichsbehälters 4 liegendes rohrförmiges Ende 13 gepumpt, das eine Vielzahl von Bohrungen 12 in Richtung auf den geneigten Boden
11 des Ausgleichsbehälters 4 hat. Durch die Vielzahl von Bohrungen
12 wird ein weiteres Vermischen der einzelnen Phasen des ver¬ brauchten KühlSchmierstoffes vermieden. Der Ausgleichsbehälter 4 ist mit einem Behälterdeckel 25 abgedeckt, an dessen inneren Rand eine Abdichtungslippe 26 eingelegt ist.
Hat der KühlSchmierstoff das Überlaufniveau 8 erreicht, so fließt es über den inneren Mantel des Überlauftrichters 5 in die Zulauf- leitung 21 zum Separator 3. Zum Abfangen von auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmendem Schmutz ist am unteren Ende und im Inneren des Überlauftrichters 5 ein Kragen 10 hochgezogen, so daß sich zwischen diesem Kragen 10 und der inneren Wand des Überlauf¬ trichters 5 eine Schmutzrinne bildet. Weitere, schon in Figur 1 erwähnte Einzelheiten sind wie in Figur 1 mit den gleichen Be¬ zugszeichen gekennzeichnet.
Ferner ist in Figur 2 die Markierung 27 zu erkennen, mittels derer der Überlauftrichter auf einen bestimmten spezifischen Durchsatz zum Separator, also Volumen pro Zeit, eingestellt werden kann.
Figur 3 zeigt einen Ausgleichsbehälter mit zusätzlichen Ausstat¬ tungen. Im Innern des Ausgleichsbehälters ist ein Niveauwächter 28 und eine Heiz-/Kühl-Schlange 6 angebracht. Außerdem ist über den Kragen 10 ein als Gitter ausgebildeter Schmutzfänger 29 gesetzt. Zusätzlich findet sich in Figur 3 die Temperaturregelung 7.
Bezugszeichen1iste
Pumpe
Kühlschmierstoffbehälter
Separator
Ausgleichsbehälter
Überlauf, Überlauftrichter
Heiz-/Kühl-Schlange
Temperaturrege1ung
Überlaufniveau
Gitter
Kragen
Boden
Bohrungen
Ende
Durchflußregelung
Niveauregelung
Saugglocke
Schwimmer
DifferenzdruckfiHer
Entleerungsleitung
Höhendifferenz
Zulaufleitung
Rückschlagarmatur
Regelarmaturen
Förderleitung
Behälterdecke!
Abdichtungslippe Markierung Niveauwächter
Schmutzfänger

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Aufbereitungssystem für Kühlschmierstoffe, insbesondere Kühl¬ schmierstoff-Emulsionen, mit einer Pumpe (1) zum Fördern des Kühlschmierstoffes aus dem Kühlschmierstoffbehälter (2) einer Werkzeugmaschine in einen Separator (3) des Aufbereitungssy¬ stems, gekennzeichnet durch einen zwischen der Pumpe (1) und dem Separator (3) angeordneten Ausgleichsbehälter (4) mit einem darin angeordneten Überlauf (5), über den der Kühlschmierstoff zum Separator (3) geleitet wird und dessen Überlaufkante oberhalb der höchsten Separator¬ einlaufhöhe liegt.
2. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Über1aufkante des Überlaufs (5) über der höchsten Separatoreinlaufhöhe einstellbar ist.
3. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein TemperaturregelSystem (6, 7) der Flüssigkeit im Aus¬ gleichsbehälter (4).
4. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Ausgleichsbehälter (4) angeordnete Einbauten, insbesondere ein oberhalb des Überlaufniveaus (8) liegendes Gitter (9) zum Dämpfen von Schaum.
5. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in dem Überlauf (5) nach oben gezogenen, eine Rinne bil¬ denden Kragen (10).
6. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (11) des Ausgleichsbehälters (4) geneigt ist und an seiner tiefsten Stelle einen Ablaß aufweist.
7. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung zwischen der Pumpe (1) und dem Aus¬ gleichsbehälter (4) in diesen hineinragt und mehrere Bohrungen (12) an diesem hineinragenden Ende (13) aufweist, wobei die Summe der Bohrungsquerschnitte den Querschnitt des Endes (13) übersteigt.
8. Aufbereitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (12) auf den Boden (11) des Ausgleichsbehäl¬ ters (4) hin ausgerichtet sind.
9. Aufbereitungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Regelung (14, 15) des Zuflusses in den Ausgleichsbehälter (4).
PCT/EP1991/000278 1990-02-22 1991-02-13 Aufbereitungssystem für kühlschmierstoffe WO1991012926A1 (de)

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DE19904005627 DE4005627A1 (de) 1990-02-22 1990-02-22 Aufbereitungssystem fuer kuehlschmierstoffe
DEP4005627.9 1990-02-22

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