DE19718217A1

DE19718217A1 - Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsmediums

Info

Publication number: DE19718217A1
Application number: DE19718217A
Authority: DE
Inventors: Armin Hamma; Zbigniew Combrowski
Original assignee: C and H Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: C and H Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsmediums insbesondere von Kühlschmiermitteln, Emul sionen oder Lösungen, jedoch auch anderer Arbeitsmedien, wie z. B. Reinigungsmedien und Gleitschleifmitteln, welches aus einem Behälter einer Reinigungseinrichtung zugeführt werden, sowie eine Vorrichtung hierfür.

Arbeitsmedien, gleich welcher Art, werden heute in vielen Bereichen der industriellen Technik verwendet. Diese Ar beitsmittel müssen kontinuierlich oder diskontinuierlich gereinigt werden. Beispielsweise bestehen Kühlschmiermit tel heute aus Konzentrat und Wasser. Nach dem Anmischen bilden sich durch Komplexbildner molekülgroße Öltröpfchen mit einem ionischen Schutzmantel für eine lange Standzeit. Kühlschmiermittel in großen, zentralen Systemen haben oft eine Standzeit von fünf Jahren, in einzelnen Maschinen da gegen jedoch kaum von mehr als sechs Wochen. Kühlschmier mittel sind, bedingt durch Kontakt mit Fremdölen, anderen Flüssigkeiten, Temperaturschwankungen, Schlamm, Sauerstoff mangel und organische Verschmutzung schnellen Alterungs prozessen ausgesetzt. Werden diese Verschmutzungen regel mäßig beseitigt, steigt auch die Standzeit an.

Tiefer gehende Probleme als die Verschmutzung des Kühl schmiermittels ergeben sich aus der stetigen Aufsalzung (Nitrit, Nitrat, Sulfat) und der Verseuchung mit Bakterien und Viren. Da zudem ständig Kühlflüssigkeit verdampft, muß der Kreislauf in regelmäßigen Abständen aufgefüllt werden. Durch das ständige Nachführen von Wasser zum Konzentrat erhöht sich der Nitritgehalt, der durch einfache Methoden nicht reduziert werden kann. Bei zu hohen Nitritwerten entstehen Nitrosamine, die als stark krebserregend gelten.

Bakterien und Viren sammeln sich im Laufe der Benutzungs dauer durch organische Verunreinigungen des Kühlschmier mittels an und bringen die Emulsion zum "Umkippen". Dies ergibt den charakteristischen Fäulnisgeruch bei lange im Einsatz befindlichen Kühlschmiermitteln. Die Viren und Bakterien sind des weiteren für Hautausschläge verantwort lich und gelten zum Teil als krebserregend.

Zur Reinigung von derartigen Arbeitsmedien werden heute in der Regel Lamellen- und Schwerkraftabscheider benutzt, durch die allerdings Bakterien, Viren und Pilze nicht entfernt werden können. Des weiteren finden Zentrifugen Anwendung, die jedoch wiederum durch die starken Flieh kräfte die Emulsionen zerstören, was auch nicht erwünscht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, mit denen Arbeitsmedien und insbesondere Kühl schmiermittel wirkungsvoll gereinigt und ihre Standzeit wesentlich erhöht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das Reinigen des Mediums durch Luft-Flotation in der Reinigungseinrichtung erfolgt.

Wesentlich ist dabei, daß dem Medium Luft in möglichst vielen und kleinen Blasen zugesetzt wird. Dies kann durch verschiedene technische Möglichkeiten geschehen. Zwei davon sind weiter unten beschrieben, wobei die Erfindung nicht darauf begrenzt sein soll.

Die Anreicherung des Arbeitsmediums mit Luftsauerstoff führt dazu, daß anaerobe Bakterien absterben, bevor bei spielsweise das Kühlschmiermittel umkippt, stinkt und entsorgt werden muß.

Die erste Möglichkeit sieht vor, daß bereits beim Überführen des Mediums in die Reinigungseinrichtung Luft mit angesaugt wird.

Bei einer zweiten Möglichkeit, die auch mit der ersten Möglichkeit kombiniert oder unabhängig von der ersten Mög lichkeit angewendet werden kann, soll das angesaugte Medi um komprimiert und dann in einer Reinigungseinrichtung entspannt werden. Durch die Entspannung nach der Kompri mierung demulgiert das Fremdöl, und die mitgeführte Luft wird in sehr kleine Luftbläschen zerschlagen. Damit kommt es zu der bekannten Flotation, wobei sich die Luftbläs chen am Fremdöl und an in den Kühlschmiermitteln schweben den Verschmutzungen ansetzen und diese mit an die Oberflä che nehmen. Die zu reinigende Emulsion wird quasi im Ge genstrom mit ihrer eigenen Flüssigkeit gespült, die jedoch mit sehr feinen Luftbläschen angereichert ist. Mit dem aufsteigenden Schaum werden alle im Kühlschmiermittel be findlichen Schwebstoffe und Verunreinigungen an die Oberfläche getragen, wo sie beispielsweise über einen Koaleszensabscheider abgeschöpft werden können.

Durch die starke Komprimierung der Luft in dem Kühlschmier mittel wird das Kühlschmiermittel zusätzlich sehr stark mit Sauerstoff angereichert, wodurch eine Reduzierung der Bakterien, Hefen und Schimmelpilze und des Nitrat- und Nitritgehalts erreicht wird, die bei der Flotation über den Schlamm ausgetragen werden.

Das Ansaugen des Arbeitsmediums geschieht bevorzugt mit tels einer Pumpe, wobei dieser Pumpe eine Drossel nachge schaltet ist. Durch diese Drossel wird bewirkt, daß das Arbeitsmedium komprimiert und dafür nach der Drossel in einer Kammer der Reinigungseinrichtung entspannt wird. In dieser Kammer steigen dann, wie oben beschrieben, die Luftbläschen nach oben und nehmen Fremdöl und Verschmut zungen mit. Auf der Oberfläche bildet sich ein Schaumtep pich, der abgesaugt werden kann oder aber in einen Schmutzbehälter übertritt.

Die Kammer steht ferner durch eine bodennahe Öffnung mit einem Beruhigungsbecken in Verbindung. Dabei kann sich in diesem Beruhigungsbecken vor der Öffnung noch ein zusätz licher Filter befinden, durch den Verschmutzungen und Fremdöle herausgefiltert werden.

In dem Beruhigungsbecken kann das Kühlschmiermittel weiter ausgasen, wobei noch restliche Fremdöle und Verunreinigun gen an die Oberfläche gebracht werden. Auch von dort kön nen diese abgesaugt werden oder aber in einen integrierten oder separaten Schmutzbehälter übertreten.

Das gereinigte Kühlschmiermittel gelangt über einen Siphon wieder zurück in den Behälter, wobei von diesem Siphon zwei Schnorchel aufragen, die zum einen einen kontinuierlichen Sog gewährleisten und zum anderen sicherstellen, daß der Schlauch zu dem Behälter immer leer läuft.

Für die Entnahme des Kühlschmiermittels aus dem Behälter sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, die von der vor liegenden Erfindung umfaßt sein sollen. Bevorzugt wird ein Absaugschwimmer oder oder Absaugsiphon, bei dem gleich zeitig mit dem Kühlschmiermittel auch Luft angesaugt wird. Das bedeutet, daß dieser Absaugschwimmer nicht zu tief in das Kühlschmiermittel eintauchen darf. Dies wird z. B. beim Absaugschwimmer dadurch gewährleistet, daß die Eintauch tiefe des Absaugschwimmers geregelt wird. Am einfachsten geschieht dies durch zwei befüllbare Kammern, die beidseits eines aufschwimmenden Mittelteiles angeordnet sind. Die Kammern sind so befüllt, daß sich eine Ansaugfläche mit Ansaugöffnungen nur knapp unterhalb der Oberfläche des Kühlschmiermittels befindet. Durch die zwei Absaugsysteme und ihre einfache Handlung ist immer eine optimale Absaugung von verschiedenen und auch schwer zugängige Maschine möglich.

Das oben beschriebene System kann sehr hohe Durchflußra ten erreichen und kommt ohne die Verwendung von einem zu entsorgenden Filterfließ aus. Dies bedeutet, daß die Entsorgung der Abfallstoffe wesentlich einfacher wird. Da nicht nur Öl sondern auch Schlamm aus der Emulsion entfernt wird, ergibt sich eine wesentlich bessere Werk stück-Qualität, schnellere Fertigungszeiten und höhere Produktivität. Zusätzlich reduzieren sich die Betriebs kosten der Anlage. Es hat sich herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 80 bis 98% des Fremdöls und 90 bis 99% der Schwebstoffe aus dem Arbeitsmedium beseitigt werden. Ferner werden sämtliche Bakterien, Hefen und Schimmelpilze bzw. andere Organismen abgetötet und mit dem Schlamm herausgefiltert.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzug ter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge mäßen Vorrichtung zum Reinigen eines Kühlschmiermittels;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels eines Behälters für ein Kühl schmiermittel mit aufgesetztem Ansaugschwimmer.

Fig. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Absaugsiphons für schwer zugängige Behälter.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Kühlschmiermittels 1, welches sich in einem Behälter 2 be findet, weist eine Reinigungseinrichtung 3 auf. Diese Rei nigungseinrichtung 3 steht mit dem Behälter 2 über eine Leitung 4 in Verbindung, wobei am Behälter 2 eine mit der Leitung 4 in Verbindung stehende Schnellkupplung 5 vorge sehen ist. Mit dieser Schnellkupplung 5 kann beispielswei se eine nicht näher gezeigte Absauglanze oder aber auch ein erfindungsgemäßer Absaugschwimmer oder Absaugsiphon, die in den Fig. 2 und 3 näher beschrieben sind, verbunden sein.

Mittels einer Pumpe 6 wird zu reinigendes Kühlschmier mittel über die Leitung 4 und den Absaugsiphon bzw. den Absaugschwimmer aus dem Behälter 2 entnommen und der Rei nigungseinrichtung 3 zugeführt. Dabei ist in die Leitung 4 zwischen Pumpe 6 und Schnellkupplung 5 noch ein Vorfilter 7 eingeschaltet, der beispielsweise Späne od. dgl. Verun reinigungen aus dem Kühlschmiermittel 1 ausfiltert.

Der Pumpe 6 nachgeschaltet ist noch eine Drossel 8. Nach der Drossel 8 mündet die Leitung 4 in eine Kammer 9 eines Reaktors 37, wobei ein entsprechendes Zuführrohr 10 eine Mündung 11 aufweist.

Die Kammer 9 steht über eine bodennahe Öffnung 12 mit ei nem Beruhigungsbecken 13 in Verbindung, aus dem ein Si phon 14 zurück zum Behälter 2 führt. Eine entsprechende Leitung 15 schließt an einen Rücklauf 16 an, der im Be hälter 2 wiederum bodennahe ausmündet.

Neben der Kammer 9 ist ein Schmutzbehälter 17 vorgesehen, der von Zeit zu Zeit in einen separaten Altöl-Tank 18 ent leert werden kann.

Bei einem Behälter 2.1 gemäß Fig. 2 ist eine Schnell kupplung 5.1 außerhalb an einer Behälterwand 19 vorge sehen und steht über einen Verbindungsschlauch 20 mit ei nem oben erwähnten Ansaugschwimmer 21 in Verbindung. Die ser Ansaugschwimmer 21 weist ein schwimmfähiges Mittelteil 22 auf, an welches beidseits Kammern 23 und 24 an schließen. Diese Kammern 23 und 24 sind befüllbar, wobei eine entsprechende Befüllöffnung mit 25 und 26 angedeutet ist. In zumindest einer Kammer 23 befindet sich eine Platte 36, bevorzugt eine Metallplatte, die dem Ausnivellieren des Schwimmers 21 dient.

Auf dem Mittelteil 22 befindet sich eine Ansaugfläche 27, die von Ansaugöffnungen 28 durchsetzt ist.

Gemäß Fig. 3 taucht anstelle des Ansaugschwimmers ein Ansaugsiphon 35 in den Behälter 2.1 ein.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgen de:

Mit Hilfe der Pumpe 6 wird durch die Leitung 4 und, sofern der Ansaugschwimmer 21 vorgesehen ist, durch den Verbin dungsschlauch 20 Kühlschmiermittel 1 aus dem Behälter 2 bzw. 2.1 angesaugt. Dabei sind die Kammern 23 und 24 mit einem Medium so befüllt, das die Ansaugfläche 27 mit den Ansaugschlitzen 28 nur ganz geringfügig unter der Oberflä che 29 des Kühlschmiermittels 1 liegt. Hierdurch wird er möglicht, daß zusammen mit dem Kühlschmiermittel 1 auch Luft angesaugt wird, welche sich, wie im allgemeinen Teil beschrieben, sehr positiv auf den Zustand des Kühlschmier mittels auswirkt.

Dieses Ansaugen von Luft bereits beim Aufnehmen von Kühl schmiermittel kann auch dadurch noch verbessert werden, wenn die Ansaugfläche 27 und die Ansaugschlitze 28 ge krümmt ausgebildet sind. Ferner wird durch das Befüllen der Kammern 23 und 24 gewährleistet, daß der Ansaugschwimmer 21 immer eine gleiche Absaughöhe einhält.

Die Pumpe 6 preßt das Kühlschmiermittel durch die Dros sel 8, wobei die Reduzierung einen Druckaufbau bewirkt. Nach der Drossel 8 entspannt sich das Kühlschmiermittel in die Kammer 9 der Reinigungseinrichtung 3. Durch die Ent spannung nach der Reduzierung demulgiert das Fremdöl, und die mitgeführte Luft wird in sehr kleine Luftbläschen zer schlagen. Diese Luftbläschen setzen sich am Fremdöl und an der schwebenden Verschmutzung an und erhöhen so den Auf trieb (Flotation). Damit bildet sich in der Kammer 9 ein Schaumteppich 30, der im wesentlichen aus Fremdöl und Ver schmutzung besteht, und der, wie durch den Pfeil 31 an gedeutet, in den Schmutzbehälter 17 oder einen separaten Behälter übertreten kann.

Das Kühlschmiermittel 1 tritt durch die bodennahe Öffnung 12 in das Beruhigungsbecken 13 ein und kann hier ausgasen. Auch hier kann sich ein Öl- und Schmutzteppich bilden, der dann über den Schaumteppich 30 in den Schmutzbehälter 17 gelangen kann.

Die im Beruhigungsbecken 13 aufschwimmende Verschmutzung kann auch mit einer Ansaugpumpe in den Schmutzbehälter abgelassen werden.

Gegebenenfalls ist der Öffnung 12 noch ein Filter 32, bei spielsweise eine Öl-Filterkassette, nachgeschaltet.

Über den Siphon 14 gelangt das Kühlschmiermittel zurück in den Behälter 2 von beispielsweise einer Bearbeitungsma schine, wobei der Rücklauf 16 unterhalb der Oberfläche 29 des Kühlschmiermittels 1 ausmündet.

Vom Siphon 14 ragen zwei Schnorchel 33 und 34 nach oben auf, wobei der Schnorchel 33 einen kontinuierlichen Sog bewirkt, während der Schnorchel 34 gewährleistet, daß die Leitung 15 immer leer läuft. Gleichzeitig dienen diese Schnorchel 33 und 34 der Niveauüberwachung.

In Fig. 1 ist noch gestrichelt eine Haube 38 angedeutet, die dem Reaktor 37 aufgesetzt ist. Der Schaumteppich 30 sammelt sich in einem Trichter 39 der Haube 38, der über einen Durchlaß 40 mit einem schrägen Austrag 41 in Verbindung steht. Von dort gelangt der verschmutzte Schaum mit einem wesentlich geringeren H₂O Anteil in den Schmutzbehälter 17.

Bezugszeichenliste

1

Kühlschmiermittel

2

Behälter

3

Reinigungsein richtung

4

Leitung

5

Schnellkupplung

6

Pumpe

7

Vorfilter

8

Drossel

9

Kammer

10

Zuführrohr

11

Mündung

12

Öffnung

13

Beruhigungs becken

14

Siphon

15

Leitung

16

Rücklauf

17

Schmutzbehälter

18

Altöl-Tank

19

Behälterwand

20

Verbindungs schlauch

21

Ansaugschwimmer

22

Mittelteil

23

Kammer

24

Kammer

25

Befüllöffnung

26

Befüllöffnung

27

Ansaugfläche

28

Ansaugschlitz

29

Oberfläche

30

Schaumteppich

31

Pfeil

32

Filter

33

Schnorchel

34

Schnorchel

35

Ansaugsiphon

36

Platte

37

Reaktor

38

Haube

39

Trichter

40

Durchlaß

41

Austrag

Claims

1. Verfahren zum Reinigen eines Arbeitsmediums (1), insbesondere von Kühlschmiermitteln, Emulsionen oder Lösungen, jedoch auch anderer Arbeitsmedien, wie z. B. Reinigungsmedien und Gleitschleifmitteln, welches aus einem Behälter (2) einer Reinigungseinrichtung (3) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigen des Mediums (1) durch Luft-Flotation in der Reinigungseinrichtung (3) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansaugen des Arbeitsmediums (1) Luft mit angesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das angesaugte Medium (1) komprimiert und in der Reinigungseinrichtung (3) entspannt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Reinigungseinrichtung (3) und dem Behälter (2) eine Pumpe (6) in einer Leitung (4) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (6) und einer Kammer (9) eines Reaktors der Reinigungseinrichtung (3) eine Drossel (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Leitung (4) von der Pumpe (6) in der Kammer (9) bodennahe ausmündet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) einen Überlauf (31) zu einem Schmutz behälter (17) hin aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor (37) eine Haube (38) aufgesetzt ist, die einen Trichter (39) aufweist, der über einen Durchlaß (40) mit einem schrägen Austrag (41) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) über eine bodennahe Öffnung (12) mit einem Beruhigungsbecken (13) in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bodennahen Öffnung (12) in dem Beruhigungsbecken (13) ein Filter (32) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß vom Beruhigungsbecken (13) ein Siphon (14) wieder zurück zum Behälter (2) führt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vom Siphon (14) zumindest ein Schnorchel (33, 34) aufragt.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4-12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpe (6) und Behäl ter (2) ein Vorfilter (7) eingeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4-13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugschwimmer (21) auf der Oberfläche (29) des Mediums mit der Pumpe (6) in Ver bindung steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugschwimmer (21) ein Mittelteil (22) auf weist, an welches beidseits befüllbare Kammern (23, 24) anschließen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Mittelteil (22) eine Ansaugfläche (27) mit Ansaugöffnungen (28) od. dgl. vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einer Kammer (23) eine Platte (36), insbesondere eine Metallplatte vorgesehen ist.