DE3900170C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Schaumvolumens über einer Flüssigeit in einem Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vor­ richtung zum Vermindern des Schaumvolumens einer wäßrigen Emulsion eines Trennschmiermittels in einem Behälter. Es ist bekannt, eine unerwünschte Schaumbildung durch chemische Zusätze zu bremsen. Ein Anwendungsfall, in welchem dem Problem der Schaumbildung durch chemische Zusätze nicht in jedem Fall befriedigend beizukommen ist, ist das Betreiben eines Kühl- und Trennschmiermittelkreislaufes an einem Walzgerüst für das Kaltwalzplattieren von zwei- oder mehrschichtigen Bändern aus Metall. Nach einem Vorschlag, der Gegenstand unserer prioritätsgleichen deutschen Patents 39 00 171 ist, wird das Trennschmiermittel in Form einer Emulsion, welche das Trennschmiermittel und eine Emulsionsgrundlage (vorzugsweise Wasser) enthält, im Überschuß auf die Walzen des Walzgerüstes aufgetragen, insbesondere auf die Walzen gesprüht, und der Überschuß wird sogleich wieder abgesaugt, so daß man einen außerordentlich dünnen und gleichmäßigen Trennschmiermittelfilm auf den Walzen erhält. Die abgesaugte Emulsion wird in einen Vorratsbehälter zurückgeführt, aus welchem die Emulsion andererseits zur Speisung einer Auftrageinrichtung abgezogen wird, mit welcher die Emulsion auf die Walzen aufgetragen wird. Das Zurücksaugen der überschüssigen Emulsion in den Vorratsbehältern führt dort zu einer Schaumbildung, die ohne Beeinträchtigung der Trenn- und Schmierfähigkeit des Trennschmiermittels allein durch chemische Zusätze nicht hinreichend gebremst werden kann. Vielmehr steigt der Schaum allmählich bis zum Deckel des Behälters hoch und stört die Kreislaufführung der Emulsion beträchtlich.

In der DE-OS 37 36 578 wird vorgeschlagen, den Schaum abzusaugen und in besonderen Kammern an Füllkörpern zum Platzen zu bringen.

In der DE-PS 37 35 080 wird vorgeschlagen, eine schäumende Suspension durch eine Düse mit einer Abrißkante zu leiten, an welcher bereits kleinste Schaumbläschen zum Zerplatzen gebracht werden.

Aus der DE-OS 34 43 652 ist es bekannt, Schaum dadurch zu zerstören, daß er von oben mit einer Flüssigkeit bespritzt wird.

Die DE-OS 35 19 374 offenbart einen mechanischen Schaumzerstörer in Form eines Gebläses, welches den Schaum ansaugt und aufgrund der Beschleunigungskräfte im Ansaugstrom die Schaumbläschen zum Zerplatzen bringt.

Die DE-OS 35 03 329 offenbart die Schmelzzerstörung durch einen rotierenden Faden, welcher in den Schaum eintaucht und die Schaumbläschen zerschlägt.

Die DE-OS 34 38 657 offenbart das Zerstören von abgesaugtem Schaum mittels einer Turbine, welche den Schaum axial ansaugt und radial abschleudert.

Die DE-OS 27 57 345 offenbart das Zerstören von Schaumbläschen an porösen Filterelementen, durch die hindurch das Gas, mit dem die Schaumbläschen gefüllt sind, abgesaugt wird.

Die DE-OS 25 17 661 offenbart die Zerstörung von Schaum mittels eines rotierenden Messers, welches die Schaumbläschen zerschlägt.

Die DE-OS 20 51 526 offenbart die Zerstörung von Schaum dadurch, daß der Schaum von oben her mit Luft oder einem anderen Gas aus einer Strahldüse beaufschlagt wird.

Die DE-OS 14 44 472 lehrt das Zerplatzen von Schaumbläschen durch Brechvorrichtungen in einer Kolonne.

Die DE-AS 10 22 189 offenbart einen Zyklon, der den zu zerstörenden Schaum ansaugt und durch die Beschleunigungskräfte der in ihm herrschenden Drehströmung zerstört.

Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, 1959, Bd. 1/2, Seite 171-185, empfiehlt, Luft in den Schaum einzublasen, um ihn zu zerstören, und weist darauf hin, daß beim Einblasen von Luft unter die Oberfläche einer schaumfähigen Flüssigkeit Schaum gebildet wird.

Es hat demnach nicht an Versuchen gefehlt, den Schaum mit mechanischen Mitteln zu zerstören, wobei das Ergebnis nicht befriedigt oder mit zu hohem Aufwand erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Gegenmaßnahme gegen das übermäßige Schäumen einer Trennschmiermittelemulsion zu finden, wobei diese Gegenmaßnahme anstelle oder in Ergänzung zu chemischen Zusätzen angewendet werden soll.

Diese neue Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete und entwickelte Vor­ richtung ist Gegenstand des Anspruchs 4. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß man das Schaum­ volumen im Behälter über dem Flüssigkeitsspiegel bereits dadurch vermindern kann, daß man unterhalb des Flüssigkeitsspiegels Luft in die Flüssigkeit einleitet. Die dabei in der Flüssigkeit gebildeten Blasen verstärken jedoch nicht die Schaum­ bildung, sondern vermindern das Schaumvolumen, weil sie in der Flüssigkeit hochsteigen, bei Erreichen des Flüssigkeits­ spiegels zerplatzen und dadurch die Schaumbläschen in ihrer Nachbarschaft ebenfalls zerplatzen und dadurch einen Teil des Schaums zusammenfallen lassen.

Zweckmäßigerweise leitet man die Luft an einer solchen Stelle in den Behälter ein, die unterhalb eines vorgegebenen tiefsten Flüssigkeitsspiegels, ggfs. an der tiefsten Stelle des Behälters liegt, damit bei allen im Normalbetrieb vorkommenden Flüssig­ keitsständen im Behälter die schaumvermindernde Wirkung der Lufteinleitung gegeben ist.

Wenn man beim Einleiten der Luft in den Behälter einen gegenüber dem atomosphärischen Normaldruck erhöhten Druck überwinden muß, arbeitet man mit einer Luftpumpe oder einer anderen Druckluft­ quelle. Herrscht im Behälter über dem Flüssigkeitsspiegel ein ver­ minderter Luftdruck, kann man die Luft einfach ansaugen, solange der hydrostatische Druck an der Stelle, an der die Luft in die Flüssigkeit eingeleitet werden soll, geringer ist als die Druck­ absenkung im Behälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Für den bevorzugten Anwendungsfall eines Kreislaufs einer Trennschmier­ mittelemulsion, deren Überschuß von den Walzen eines Walzge­ rüstes in den Behälter zurückgesaugt wird, arbeitet man am besten mit einem Gebläse, welches im Behälter oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels eine Druckabsenkung gegenüber dem normalen atmosphärischen Druck von 0,2 bar bis 0,4 bar, vorzugsweise von ungefähr 0,3 bar hervorruft. Das reicht für alle praktisch vorkommenden Fälle aus, um an einer in Bodennähe des Behälters gelegenen Stelle von außen Luft anzusaugen. Dabei stellt man die Durchflußrate, mit der die Luft eingeleitet wird, am besten so ein, daß die dabei gebildeten und in der Flüssigkeit hochsteigenden Blasen so groß wie möglich sind, denn das ist für ihre schaumzer­ störende Wirkung günstig.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ge­ eigneter Behälter hat neben einer Einlaßöffnung und einer Aus­ laßöffnung, welche eine Kreislaufführung der Flüssigkeit er­ möglichen, eine Entlüftungsöffnung und eine im unteren Bereich des Behälters vorgesehene Belüftungsöffnung, durch welche die schaumzerstörende Luft in die im Behälter stehende Flüssigkeit eingeleitet werden kann. Die Einleitung geschieht zweckmäßig mit einer Steigleitung, welche innerhalb des Behälters nach oben geführt werden kann, vorzugsweise jedoch außerhalb des Behälters nach oben geführt wird und eine Höhe erreicht, die über dem höchstmöglichen Flüssigkeitsspiegel im Behälter, vor­ zugsweise über dem Behälter liegt. Der höchstmögliche Flüssig­ keitsspiegel wird zweckmäßigerweise durch einen an sich be­ kannten Niveauschalter festgelegt. Durch eine solche Führung der Steigleitung ist sichergestellt, daß durch die Steigleitung nicht unbeabsichtigt Flüssigkeit austreten kann. Besonders ein­ fach ist der erfindungsgemäß ausgebildete Behälter dann, wenn seine Entlüftungsöffnung mit einem Gebläse o. dgl. Saugaggregat verbunden ist, durch dessen Wirkung im Behälter über dem Flüssigkeitsspiegel ein Unterdruck erzeugt und zugleich über die Einlaßöffnung Flüssigkeit angesaugt werden kann. Das setzt natürlich voraus, daß im übrigen nur absperrbare oder zumindest drosselbare Öffnungen im Behälter vorge­ sehen sind. Dann kann durch die Wirkung des Saugaggregates zugleich die Luft zum Zerstören des Schaums angesaugt wer­ den. Dazu befindet sich in der zur Belüftungsöffnung führen­ den Leitung (die vorzugsweise eine Steigleitung ist) mit Vorteil ein Regulierventil, mit welchem sich die Durchfluß­ rate der Luft regulieren läßt; die Durchflußrate kann dann so optimal eingestellt werden, daß die schaumzerstörende Wirkung am größten wird.

Um zu verhindern, daß Flüssigkeitströpfchen von den zer­ platzenden Schaumblasen durch die Entlüftungsöffnung hin­ durch abgesaugt werden, ist zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter vorzugsweise ein Schirm, z. B. eine Platte vorgesehen, welche aber nicht den gesamten Querschnitt des Behälters einnimmt, sondern nur im Umgebungsrichtung der Entlüftungsöffnung angeordnet ist. Die Entlüftungsöffnung kann alternativ oder zusätzlich da­ durch abgeschirmt werden, daß man sie nicht gegen die Flüssigkeitsoberfläche richtet, sondern bevorzugt nach oben gegen den Deckel des Behälters.

Die Flüssigkeit, die in den Behälter zurückgeführt wird, leitet man am besten mittels einer Tauchlei­ tung ein, welche von oben her so tief in den Behälter hinabführt, daß ihr offenes Ende im Normalbetrieb unter­ halb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Damit die Flüssig­ keit dennoch wirkungsvoll angesaugt werden kann, sind in diesem Tauchrohr oberhalb des Flüssigkeitsspiegels noch ein oder mehrere zusätzliche Öffnungen vorhanden. Mit dem angesaugten Luftstrom mitgeführte Flüssigkeitsteilchen wer­ den teilweise durch die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegende Öffnungen austreten und zur Schaumbildung beitragen, ein Teil wird jedoch den geraden Weg durch die Leitung in die Flüssigkeit nehmen und weniger zur Schaumbildung beitra­ gen. Um die Schaumbildung weiter zu bremsen, ist zwischen dem Tauchrohr und der Entlüftungsöffnung vorzugsweise ein Kühler vorgesehen. Dieser Kühler dient einerseits dazu, im angesaugten Luftstrom enthaltenen Dampf zu kondensieren, andererseits wirkt er als zusätzliche Abschirmung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt stellvertretend für die Walzen eines Walzgerüstes für das Kaltwalzplattieren von Bändern aus Metall eine Arbeitswalze 1, an welcher eine Einrichtung 6 zum Erzeugen eines Trennschmiermittelfilms auf der Walzen­ oberfläche angeordnet ist. Diese Einrichtung 6 hat in einem Gehäuse 40, welches eine der Walzenoberfläche zugewandte Öffnung hat, eine Sprühvorrichtung 7, welche gegen die Walzen­ oberfläche gerichtet ist. Zur Sprühvorrichtung 7 führt eine Speiseleitung 8, welche von einem Vorratsbehälter 11 kommt, in welchem sich eine Emulsion befindet, die das aufzutragende Trennschmiermittel enthält. In der Speiseleitung 8 liegt eine durch einen Elektromotor 14 angetriebene Pumpe 13.

An der Rückseite des Gehäuses 40 befindet sich ein Stutzen 51, von welchem eine Absaugleitung 18 ausgeht, welche von oben her in den Behälter 11 hineingeführt und als Tauchrohr ausgebildet ist, d. h. mit ihrem offenen Ende 76 unterhalb des Flüssigkeits­ spiegels 27 liegt, dessen höchste und tiefste Lage durch einen Niveauschalter 34 bestimmt werden; die Zeichnung zeigt die höchste Lage des Flüssigkeitsspiegels. Innerhalb des Behälters 11 oberhalb des höchsten Flüssigkeitsspiegels 27 befindet sich in der Absaugleitung 18 seitlich eine große Öffnung 70.

Von oben her führt in den Behälter 11 ferner eine Saugleitung 26 hinein, welche mit der Saugseite eines Gebläses 25 verbunden ist, welches durch einen Elektromotor 24 angetrieben wird. Die Saugleitung 26 verläuft im Innern des Behälters 11 gebogen und hat an ihrem Ende eine Öffnung 26a, welche schräg nach oben gegen die benachbarte Behälterwandung gerichtet ist. Unterhalb der Öffnung 26a, aber mit Abstand oberhalb des höchsten Flüssig­ keitsspiegels 27 ist ein Schirm 71 vorgesehen, welcher an der Behälterwand befestigt ist und sich ein Stück weit in den Be­ hälter hinein erstreckt. Zwischen der Absaugleitung 18 und der Saugleitung 26 befindet sich im Behälter 11 noch ein hängend angeordneter Kühler 35, der durch Leitungen 36 mit einem Kühl­ kreislauf verbunden ist.

Unterhalb des tiefsten Flüssigkeitsspiegels sind noch ein Temperaturfühler 29 und ein Heizstab 30 angeordnet, mit deren Hilfe die Flüssigkeit auf gleichbleibender Temperatur gehalten werden kann. Ferner ist eine Ablaufleitung 31 vor­ gesehen, deren Mündung 75 in der Nähe des Bodens des Be­ hälters 11 liegt und welche durch einen Absperrhahn 32 ver­ schließbar ist. Außerhalb des Behälters zweigt von der Ablaufleitung 31 eine Steigleitung 72 ab, welche oberhalb des Behälters 11 mit einer Öffnung endet, welche vorzugs­ weise durch ein Luftfilter abgedeckt ist. In der Steig­ leitung 72 befindet sich ein Regulierventil 33.

An der Oberseite des Behälters 11 ist ein Deckel 11a vorge­ sehen, durch welche das Innere des Behälters für Prüf- und Wartungsarbeiten zugänglich ist. Im übrigen ist der Behälter 11 geschlossen.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Pumpe 13 fördert die Flüssigkeit aus dem Behälter 11 durch die Speiseleitung 8 zur Sprühvorrichtung 7, durch welche sie auf die Walze 1 ge­ sprüht wird. Das Gebläse 25 erzeugt im Behälter 11 einen Unter­ druck und hält diesen Unterdruck ständig aufrecht. Dadurch wird der Überschuß der gegen die Walze 1 gesprühten Flüssig­ keit durch die Absaugleitung 18 in den Behälter 11 zurückge­ saugt. Da die Flüssigkeit zum Schäumen neigt, ist das Zurück­ saugen der Flüssigkeit von einer Schaumbildung im Behälter 11 begleitet. Um dem zu begegnen, läßt man durch die Steig­ leitung 72 und die Ablaufleitung 31 bei geschlossenem Absperr­ hahn 32 und geöffnetem Regulierventil 33 ständig Luft in den Behälter 11 strömen, welche Blasen 73 bildet, die in der Flüssigkeit nach oben steigen und bei Erreichen des Flüssig­ keitsspiegels 27 zerplatzen und dadurch einen Teil des auf der Flüssigkeit schwimmenden Schaums 74 zerstören. Das Regulierventil 33 wird so eingestellt, daß man relativ große Luftblasen 73 und mit ihnen eine optimale schaum­ zerstörende Wirkung erzielt, ohne einen zu starken Druckan­ stieg im Behälter zu bewirken. Die Höhenlage des Schirms 71 wird nach Erfahrungswerten so gewählt, daß der Schaum 74 nicht bis über den Schirm 71 ansteigt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verminderung des Schaumvolumens einer wäßrigen Emulsion eines Trennschmiermittels in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß man Luft unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luft unter einem vorgegebenen niedrigsten Flüssigkeitsspiegel einleitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß man die Durchflußrate der Luft so einstellt, daß die gebildeten Blasen groß gegenüber den Schaumblasen sind.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem Behälter (11) mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung für die Flüssigkeit, einer Entlüftungsöffnung (26a) sowie einer Belüftungsleitung (72) mit Mündung (75) im unteren Bereich des Behälters.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (26a) im Behälter (11) oberhalb eines Schirms (71) liegt und Verbindung mit einem Saugaggregat (25) hat und daß der Behälter (11) abgesehen von der Entlüftungsöffnung (26a), der Mündung (75) der Belüftungsleitung (72) und der Einlaßöffnung (70, 76) für die Flüssigkeit sowie abgesehen von eventuell vorhandenen absperrbaren weiteren Öffnungen geschlossen ist.