DE2644744C3

DE2644744C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer leitfähigen, verunreinigende Partikel enthaltenden Kühlflüssigkeit

Info

Publication number: DE2644744C3
Application number: DE2644744A
Authority: DE
Inventors: Don L. Bloomfield Hills Mich. Shettel
Original assignee: HYDROMATION FILTER Co LIVONIA MICH US
Current assignee: HYDROMATION FILTER Co LIVONIA MICH US
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1976-10-04
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE2644744A1; DE2644744B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer leitfähigen, verunreinigende Partikel enthaltenden Kühlflüssigkeit durch Flotation unter Zuhilfenahme eines elektrischen Feldes zum elektrolylischen Erzeugen feiner Gasbläschen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, geladene Teilchen aus elektrisch nicht leitfähigen Flüssigkeiten durch Elektrophorese zu entfernen, d. h. die Flüssigkeit längs paarweise angeordneter senkrechter Elektroden strömen zu lassen und die geladenen Teilchen im elektrischen Feld zu einer Elektrode zu transportieren, an der sie abgelagert werden, worauf dann die Elektrode in periodischen Abständen gereinigt, beispielsweise abgekratzt wird (US-PS 25 42 054, 32 47 091, 34 84 362, 34 89 669, 36 16 460, GB-PS 4 78 230 und 5 13 631). Diese elektrophoretischen Verfahren haben den Nachteil, daß sie nur in dielektrischen Medien einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad besitzen, da man zwischen den Elektroden eine hohe Spannung benötigt.

Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren aus (DE-PS 8 83 888), bei dem verunreinigte, elektrisch leitfähige Flüssigkeiten dadurch gereinigt werden, daß unter Zuhilfenahme eines elektrischen Feldes bei gleichzeitiger Anwesenheit feinster Gasbläschen eine Ausflockung der Verunreinigungen stattfindet und die ausgeflockten Teilchen an die Flüssigkeitsoberfläche transportiert werden, wo sie als Schaum entfernt werden. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes ist dabei am Boden des Tanks eine Flächenelektrode als Kathode angeordnet, während die Anode vorzugsweise als Gitterelektrode in geringem Abstand über der Kathode angeordnet ist, so daß die elektrolytisch erzeugten-Gasbläschen durch die Gitterelektrode nach oben treten und die ausgeflockten Teilchen zur'Anlagerung an die Gasbläschen und damit zum Transport an die Flüssigkeitsoberfläche gelangen. Dieser Vorgang wird auch als Flotation bezeichnet. Ein ähnliches Aufbereitungsverfahren ist auch aus der DE-OS 25 00 455 bekannt. Die Reinigung der Flüssigkeit geht verhältnismäßig langsam vonstatten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, das Verfahren so weiterzubilden, daß die Reinigungswirkung erheblich verbessert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der in der Kühlflüssigkeit suspendierten Partikel im horizontal ausgerichteten elektrischen Feld elektrophoretisch an der Elektrode abgeschieden und gleichzeitig der übrige Teil der Verunreinigungen flotativ entfernt wird.
Erfindungsgemäß sind beide Verfahren so miteinander verknüpft, daß ein Teil der Verunreinigungen, nämlich die geladenen Teilchen durch Elektrophorese an der einen Elektrode abgelagert werden, während gleichzeitig die an den Elektroden erzeugten Gasbläschen zum Anlagern der restlichen Verunreinigungen in der Flüssigkeit dienen, die s'omit zur Oberfläche transportiert werden. Es ist der Vorteil vermittelt, daß die Reinigung erheblich wirksamer und schneller vonstatten geht Dazu trägt auch das horizontal gerichtete elektrische Feld bei, da nun im Tank eine kontinuierliche Strömung der zu reinigenden Flüssigkeit aufrechterhalten werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Kühlflüssigkeit mit Erfolg gereinigt worden, die im wesentlichen aus Wasser besteht, also leitfähig ist und elektrisch geladene Teilchen in Form von Metallabrieb und Oxiden, wie sie beim Tiefziehen von Metallen anfallen, und außerdem Verunreinigungen in Form von Schmieröl, Hydraulikflüssigr jit und Fetten enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachste-■ 30 hend anhand der Zeichnung näher erläuten. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Aufbereitungsanlage zum Reinigen einer Kühlflüssigkeit in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anlage der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnitt durch den Tank längs der Linie 3-3 in F ig. 1.

Die zu reinigende Kühlflüssigkeit fließt über eine Leitung 11 in einen Tank 10, in dem mehrere senkrecht stehende plattenförmige Elektroden 12 und 13 parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind, und verläßt den Tank durch eine Leitung 24.

Die Elektroden 12 und 13 sind über Leitungen 15,16 an Klemmen 21, 22 einer Gleichspannungsquelle 14 angeschlossen. Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Elektroden 12 und 13 gegeneinander versetzt angeordnet. Die Elektroden können aus einem beliebigen, elektrisch leitenden Material hergestellt sein; vorzugsweise weisen sie inerte Oberflächen auf und anstelle durchgehender Platten eignen sich auch Lochplatten, Gitter oder gewelltes Material. Beispielsweise ist es besonders vorteilhaft, die Elektroden 12 plattenförmig auszubilden und für die Elektroden 13 Gitterelektroden oder Netzelektroden zu wählen. Vorzugsweise sind die plattenförmigen Elektroden 12 die Anoden und die gitterförmigen Elektroden 13 die Kathoden.

Zwischen den Elektroden 12 und 13 erfolgt nun die Elektrophorese. Die in der Kühlflüssigkeit suspendierten Verunreinigungen, die aus (^verunreinigungen, Metallteilchen und Metalloxidteilchen bestehen, zeigen eine stark ausgeprägte negative Oberflächenladung. Diese Verunreinigungen wandern somit unter dem Einfluß der positiven Oberflächenladung der Elektroden 12 auf diese zu. Dabei ist die Kühlflüssigkeit nicht dielektrisch, sondern vielmehr eine elektrisch gut leitende Flüssigkeit, die auf Wasserbasis hergestellt ist und neben den chemischen Additiven eine so große Menge an Ionen enthält, daß die Flüssigkeit elektrisch

leitend wird.

Obwohl die Wanderung der in der Flüssigkeit suspendierten Verunreinigungen zu den Anoden zu einer Agglomeration der suspendierten Verunreinigungen führt, wurde festgestellt, daß an den Elektroden 13 durch Elektrolyse der Kühlflüssigkeit, eine erhebliche Menge Wasserstoffgas in Form sehr feiner Blasen erzeugt wird, deren Größe fast molekular ist. Diese Gasblasen kommen von der Elektrode 13 frei und steigen nach oben, wobei sie sich vermutlich vergrößern. Dabei hänjen sie sich an die suspendierten Verunreinigungen an, die zum Aufschwimmen an die Oberfläche gebracht werden. Der sich an der Oberfläche bildende sehr dicke Schaum wird dann abgeschöpft bzw. heruntergeschoben.

Wie bereits erwähnt, besitzen die Gasblasen bei ihrer Entstehung eine sehr kleine Größe, jedenfalls wesentlich kleiner als die Größe üblicher Luftblasen, wie sie bei der Flotation mit Luft verwendet werden, sei es, daß die Luftblasen durch die Flüssigkeit hindurcnperlen oder die Luft in der Flüssigkeit gelöst wird. Es ist bekannt, daß die Flotation um so wirksamer ist, je kleiner die Gasblasen sind.

Bei der geschilderten Flotation werden nicht alle Verunreinigungen zur Flüssigkeitsoberfläche aufgeschwemmt. Eine gewisse Menge Verunreinigungen erreicht auch die Elektrode 12, werden an ihr in Form eines Schlammes abgelagert und können dann mechanisch durch Abkratzen oder Vibrationsbewegung oder durch Umkehrung der Polarität der Elektroden 12 und 13 entfernt werden. Der Schlamm schwimmt ebenfalls zur Flüssigkeitsoberfläche und kann dort abgeschöpft werden.

Ein Teil der Verunreinigungen wird weder durch Flotation noch durch Elektrophorese entfernt. Solche Verunreinigungen erfahren jedoch beim Hindurchströmen durch den Tank 10 eine so starke Agglomeration, daß ihr Entfernen beim nachfolgenden Filtrieren unterstützt wird.

Da oie Kühlflüssigkeit elektrisch leitend ist, wäre die zu einer elektrophoretischen Reinigung erforderliche Energiemenge unwirtschaftlich. Andererseits wäre auch die elektrolytisch verursachte Flotation ohne den durch die Elektrophorese erhaltenen Agglomerationseffekt bezüglich der Verweilzeit nicht so wirksam, wenn nicht beide Effekte zusammenwirken. Die durch den elektrophoretischen Effekt erhaltenen größeren Verunreinigungen sind ein besseres Ziel für die Gasblasen und werden somit leichter aufgeschwemmt

Der Schaum wird von einer Abschöpfvorrichtung 17 abgezogen, die als Trommel ausgebildet ist, von der der Schaum mittels einer Rakel 18 abgestreift wird und über eine Leitung 19 in einen Tank 20 gelangt. Solche Vorrichtungen, auch in Form von Bändern, Ketten oder Platten sind bekannt.

Die Vorrichtungen zum Entfernen des Schlammes von den Elektroden 12 sind nicht dargestellt. Nach dem Entfernen von den Elektroden 12 wird der Schlamm ebenfalls von det Abschöpfvorrichtung abgezogen. Da das an den Elektroden 13 gebildete Wasserstoffgas explosiv isf. wird es in einer Haube 23 aufgefangen und abgeführt.

Im Tank 10 sind Leitplatten 25 und 26 vorgesehen durch die ein Zirkulieren der Flüssigkeit im Tank vermieden wird. Dem Tank ist eine Filtervorrichtung 27 nachgeschaltet, die ebenfalls bekannt ist. Das Filtermaterial 28 zusammen mit den von ihm ausfiltrierten Verunreinigungen gelangt in einen Tank 29 und die nun völlig aufbereitete Kühlflüssigkeit wird durch eine Leitung 30 abgepumpt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen einer leitfähigen, verunreinigende Partikel enthaltenden Kühlflüssigkeit durch Flotation unter Zuhilfenahme eines elektrischen Feldes zum elektrolytischen Erzeugen feiner Gasbläschen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der in der Kühlflüssigkeit suspendierten Partikel im horizontal ausgerichteten elektrischen Feld elektrophoretisch an der Elektrode abgeschieden und gleichzeitig der übrige Teil der Verunreinigungen flotativ entfernt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit in einem Tank paarweise angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 13) senkrecht und parallel zur Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit im Tank angeordnet sind und 'daß zum Entfernen der Teilchen an den Elektroden mechanische Kratzer oder Vibratoren und zum Entfernen des Flotationsschaums von der Flüssigkeitsoberfläche eine Abschöpfvorrichtung (17,18,19) vorgesehen ist.