Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DOUBLE FILTRATION METHOD FOR PURIFYING COOLANT-LUBRICANTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/023505
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for purifying coolant-lubricant oils. Said oils continuously circulate in metal-working installations and are purified by a low-pressure filter assembly (13). The purification takes place in the main stream. Purification by means of membrane filtration takes place in the secondary stream. The method has a high filtration capacity and ensures an optimal purification of the liquid.

Inventors:
BREMER KARL-GUENTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/008535
Publication Date:
April 05, 2001
Filing Date:
September 01, 2000
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MANN & HUMMEL FILTER (DE)
BREMER KARL GUENTER (DE)
International Classes:
B01D36/02; B01D61/14; C10M175/00; C10M175/04; (IPC1-7): C10M175/00; B01D36/02
Domestic Patent References:
WO1998040148A11998-09-17
Foreign References:
US4929351A1990-05-29
EP0540825A11993-05-12
DE3913845A11990-10-31
US6099727A2000-08-08
Attorney, Agent or Firm:
Voth, Gerhard (Filterwerk Mann+Hummel GmbH Ludwigsburg, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Reinigung von Kühischmierstoffen, welche sich in Metall bearbeitungsanlagen kontinuierlich in Umlauf befinden, unter Verwen dung von im Kreislauf angeordneten Filtrationsanlagen, wobei im Haupt strom und im Nebenstrom eine Filtration erfolgt und im Hauptstrom, ins besondere ein Filtervlies und im Nebenstrom ein Membranfilter angeord net ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Membranfilter gereinigte Öl der Hydraulikölversorgung und/oder im Ne benstrom der Kühischmierstoffversorgung zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühischmier stoffkreislauf und Hydraulikölkreislauf in einem gemeinsamen Kreislauf verbunden sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche oder diskontinuierliche Filtration des Verbundsystems auch den Hydraulikölkreislauf nachfüllt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Filtration im Kühischmierstoffkreislauf durch eine Zellulo seimpfung oder eine Querstromultrafiltration ergänzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere bei Werkzeugmaschinen übliche Kreisläufe integriert wer den.
7. Verfahren nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der von der Filteranlage gebildete Restschmutz über eine Zent rifuge entwässert wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß ein Zwischenbehälter zwischen Filteranlage und Membranfilter vorgesehen ist.
Description:
DOPPELTE FILTRATION ZUM REINIGEN VON KÜHLSCHMIERSFLÜSSIGKEITEN Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Kühischmierstoffen, wel- che sich in Metallbearbeitungsanlagen kontinuierlich in Umlauf befinden.

Vor allem zum Kühlen und Schmieren der Schnittstellen und zum Abtransport der anfallenden Abriebpartikel werden in Metallbearbeitungsanlagen flüssige Kühtschmierstoffe auf der Basis von Emulsionen oder Olen verwendet. Das Kühtschmiermittet befindet sich dabei kontinuierlich im Umlauf. Zur Versorgung mehrerer oder einzelner Metallbearbeitungsmaschinen wird das Kühischmier- mittel über eine zentrale oder dezentrale Versorgungsanlage den einzelnen Maschinen wieder zugeführt. In neueren Fertigungsbereichen wird aufgrund von höheren Anforderungen, d. h. Oberflächenqualitäten oder Werkzeugstand- zeiten immer öfter Öl anstelle von Emulsion als Kühtschmierstoff eingesetzt.

Zum Filtrieren von Ö) eignen sich Bandfilteranlagen die im Unterdrucksystem arbeiten. Eine solche Bandfilteranlage ist beispielsweise aus der EP 228 210 bekannt. Diese Bandfilteranlagen weisen eine sehr hohe Schmutzkapazität auf und sind in der Lage Schmutzpartikel bis zu einer gewissen Filtrationsgrenze wirksam aus dem Öl herauszufiltern.

Es ist auch bekannt (Fertigungstechnik Band 96,10 1996 Seite 53 bis 71) für die Filtration von Medien in der metallverarbeitenden Industrie Cross-Flow Mir- cofilter anzuwenden. Dieses hat sich als ein effizientes und qualitativ hervorra- gendes Reinigungsverfahren von Prozessflüssigkeit erwiesen. Dabei handelt es sich um ein Filtrationsverfahren basierend auf Microfiltrationsmembranen mit Porengrößen zwischen 0,05, um und 0,4, um vorzugsweise in Rohr-oder Kapil- larform.

Ähnlich wie bei Ultrafiltration wird die zu reinigende Prozeßlösung bzw. die Flüssigkeit durch die Membranrohre bzw. Kapillaren geleitet. Unter Einwirkung des angelegten Transmembranendrucks passiert klares Filtrat die mikroporöse Membran während alle suspendierten oder emulgierten Partikel größer als die entsprechende Porengröße zurückgehalten und aufkonzentriert werden. Auch Bakterien werden sicher abgetrennt, während gelöste Inhaltsstoffe die Memb- ran weitgehend ohne Behinderung passieren können. Somit ist eine wirksame Trennung von ungelösten und gelösten Wertstoffen möglich. Aus den beim Schleifen, Polieren oder sonstigem Metallbearbeiten anfallenden Flüssigkeit können mit Hilfe dieser Technik Feststoffe vollständig entfernt werden.

Ein Nachteil dieser Filtration ist darin zu sehen, daß die Filtrationsleistung sehr gering und nur für die Filtration von Kleinstmengen geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Kühtschmierstoffen zu schaffen, welches eine hohe Filtrationskapazität aufweist und gleichzeitig eine optimale Reinigung der Flüssigkeit gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelost.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Haupt-Nebenstrom- filtrierung erfolgt. Während im Hauptstrom ein Filterviies für eine hohe Filter- leistung sorgt, wird im Nebenstrom über eine Membranfiltration die höchstmög- liche Reinheit für Oie erzielt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das im Nebenstrom erzeugte Öl der Hydraulikölversorgung in der Werkzeugmaschine zugeführt werden.

Dieses Öl wird sowohl zu Neubefüllung als auch zur Nachfüllung der Hydraulik- ölversorgung genutzt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die beiden Ölkreisläufe in Bearbeitungsmaschinen zu verbinden und damit einen gemeinsamen Olkreis- lauf zu realisieren. Diese Verbindung hat erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Ein einziges Filtersystem ist für zwei oder mehrere Ölkreisläufe einsetzbar.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Hydraulikölkreislauf kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Reinstöl zu versorgen. Es ist zweckmä- ßig, einen Reinstölbehälter vorzusehen, der je nach Bedarf mit Öl befüllbar ist.

Eine Ergänzung der Erfindung liegt in der Anwendung einer Anschwemmfiltrati- on oder einer Zelluloseimpfung. Außerdem besteht die Möglichkeit, eine Quer- stromultrafiltration vorzusehen. Sowohl bei der Anschwemmfiltration als auch bei der Zelluloseimpfung wird Filterhilfsmittel auf das Filterelement, d. h. auf das Filtervlies aufgebracht und damit die Filterwirkung verbessert.

Da Ole eine Affinität zum Feinschmutz aus dem spanenden Fertigungsvorgang haben, sind hochfeinfiltrierende Filtrationsanlagen erforderlich. Geeignet sind Anschwemmfilteranlagen, bei denen Bleicherde zur Pflegefiltration bevorzugt wird, wobei diese Bleicherde eine durchschnittliche Korngröße von unter 0,06 mm besitzt. Als Anschwemmfilter sind auch Systeme bekannt, die mit Ei- genschmutzan-schwemmung arbeiten. Dieses Verfahren müssen jedoch mit anderen Verfahren wie beispielsweise Nebenstromfiltration gekoppelt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den von der Filteranlage gebildete Restschmutz über eine Zentrifuge zu entwässern. Die von der Zent- rifuge gereinigte Flüssigkeit wird in den Filtrationskreislauf zurückgeführt. Der verdichtet kann Schmutz kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen wer- den. Die Reinigungsanlagen können ergänzt werden durch Sedimentationsan- lagen, Magnetabscheider oder Filter beliebiger Bauart, die die Flüssigkeit von den festen Teilen befreien.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß bei- spielsweise Olleckagen an der Werkzeugmaschinenhydraulik sich nicht mehr nachteilig auf die verschiedenen Ölkreisläufe auswirken, da dieses sogenannte Lecköl dem gemeinsamen Kreislauf wieder zugeführt werden kann und dort gereinigt wird. Gerade dieses Verbundsystem hat den Vorteil, daß beispiels- weise Leckölanteile in der Hydraulik konstruktiv geplant werden können, wobei die dann noch größeren Ölverlust bewußt zur Verringerung von Verschleißrei- bungen in Dichtungen usw. nutzbar sind. Damit lassen sich Dichtungsreibun- gen reduzieren, wodurch auch der Wirkungsgrad der Hydraulik erhöht werden kann sowie die Wärmeeinbringung spürbar reduziert wird. Damit wird gleichzei- tig eine weitere Reduzierung von diversen Hydraulikbauteilen sowie generelle Optimierungen im Hydraulikbereich erzielt. Außerdem reduzieren sich auch die Entsorgungskosten, da Restöle nicht oder nur in geringen Mengen anfallen.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeich- nungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfin- dung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieis näher er- läutert.

Die Figur zeigt die Verknüpfung eines Hydraulikölkreislaufes mit einem Kühl- schmierstoff-Olkreislauf in einer schematischen Darstellung.

Das von Werkzeugmaschinen 16,12 bei der spanabhebenden Bearbeitung erzeugte, mit Spänen und Verunreinigungen belastete Kühischmiermittel wird über die Leitungen 10,11 einem Unterdruckbandfilter 13 zugeführt. Im Unter- druckbandfilter 13 ist ein umlaufendes Filtervlies vorgesehen. Die dort gerei- nigte Flüssigkeit gelangt über die Pumpe 14 und die Leitungen 15 zurück zu den Werkzeugmaschinen 12,16. Ein Teil des im Unterdruckfilter gereinigten Oles, das bereits mit einer Filterfeinheit von ca. 20 um bis 30 um gereinigt wur- de, gelangt über die Leitung 20 und eine Pumpe 21 zu einer Querstromfilter- membran 22. Diese Querstromfiltermembran scheidet Öl mit einer hohen Rein- heit aus. Dieses Ö ! getangt über die Leitungen 24 und Ventil 26 zu einem Rein- ölbehälter des Hydraulikölkreislaufes. Dieser Reinölbehälter 31 kann über eine automatische Niveausteuerung verfügen. Dies bedeutet, daß Hydrauliköl dann nachgefüllt wird, wenn ein bestimmtes Behälterniveau unterschritten wurde.

Von diesem Reinölbehälter 31 gelangt das Öl in den Hydraulikölkreislauf. Die- ser Hydraulikölkreislauf ist lediglich schematisch durch eine Pumpe 32 und di- verse Verbraucher 33,34, 35 dargestellt. Von den Verbrauchern gelangt das Öl über die Leitung 36 zurück in den Reinöltank. Selbstverständlich befinden sich diese Verbraucher 33 bis 35 in den Werkzeugmaschinen 12,16 bzw. in peri- pheren, hydraulikbetriebenen Maschinen. Das durch die Querstromfiltermemb- ran 22 geströmte ungereinigte Öl bzw. aufkonzentrierte Öi gelangt über die Leitungen 23 und den Rücklauf 29 auf die Schmutzseite des Unterdruckfilters 13. Sofern im Hydraulikölkreislauf kein Öl benötigt wird, kann das von der Querstromfiltermembran 22 erzeugte Reinstöl über die Nebenstromleitung 27 und das Ventil 37 sowie die Leitung 38 dem Reinölbereich des Unterdruckfilters 13 zugeführt werden. Dieser Nebenstrom trägt damit zur Verbesserung der Öl- qualität des Kühtschmierstoffötkreistaufes bei. Dadurch wird der über die Werk- zeugmaschine gepumpte KOhIschmierstoffkreislauf ständig auch mit Feinstfiltrat gemixt, so daß sich auch im KOhIschmierstoffkreislauf die Ölqualität deutlich erhöht und eine deutliche Verlängerung der Standzeit der Werkzeuge erzielt wird. Die beschriebene Olverbundanlage ist wie in der Figur gezeigt aus einer Kühtschmierstoff-Fitterantage konzipiert, die mit einer Pflegefiltereinrichtung ergänzt wird, wobei diese Pflegefiltereinrichtung aus einer Querstofffiltermemb- ran besteht. Der aus dem Unterdruckfilter 13 austretende Schmutz gelangt in eine Zentrifuge 39, wird dort entwässert und der Entsorgung über einen Be- hälter 40 zugeführt. Die aus der Zentrifuge austretende Flüssigkeit gelangt über die Leitung 41 in den Rohflüssigkeitsbereich des Unterdruckfilters 13.