CH268835A

CH268835A - Verfahren zum Klären einer Schmierungskühlflüssigkeit, die einer Materialbearbeitungsmaschine zugeführt wird und durch feste Partikel bearbeiteten Materials verunreinigt ist, und Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Info

Publication number: CH268835A
Authority: CH
Inventors: Company American Cyanamid
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1945-07-09
Filing date: 1945-07-09
Publication date: 1950-06-15

Description

Verfahren zum Klären einer Sehmierungskühlflüssigkeit, die einer Materialbearbeitungs- maschine zugeführt wird und durch feste Partikel bearbeiteten Materials verunreinigt ist, und Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren und eine Einrichtung zum Klären einer Schmierungskühlflüssigkeit, die einer Materialbearbeitungsmaschine zugeführt wird und durch feste Partikel bearbeiteten Mate rials verunreinigt ist.

Bei der Bearbeitung von Materialien, wie z. B. Metallen, Legierungen, künstlichen Pla- sten, Glas, Gummi, Glimmer, Porzellan, Faser produkten oder dergleichen, tritt bekanntlich ein mierwünschter Faktor auf, nämlich die Erwärmung sowohl des zu behandelnden Ma terials als auch des Arbeitswerkzeuges in folge der dabei auftretenden Reibung.

Diese Wärmeerzeugung ist äusserst nach teilig, da sieh durch dieselbe gewisse Schwie rigkeiten bei der Bearbeitung des Materials ergeben. Es sind dies z. B.: Das viel raschere Abstumpfen und Abnützen der Bearbeitungs werkzeuge; Schwierigkeiten in der Erzeugung einer genauen Grösse der Werkstücke infolge der Ausdehnung- durch den. Wärmeeinfluss; Beschädigung und Bruch von Werkzeugen infolge ungleicher Ausdehnung unter dem Wärmeeinfluss; übermässiger Kraftverbrauch; Notwendigkeit zur Bearbeitung unter relativ kleinen Geschwindigkeiten und Drücken.

Ausserdem ergibt. sich fast in jedem Fall von Bearbeitung eine Anhäufung von Abfäl len. Diese Abfälle können aus Partikeln des Materials selbst, wie z. B. bei Schneid- oder Schleifvorgängen, oder aus Partikeln des Werkzeuges, wie z. B. beim Schleifen, be stehen. Ausserdem können dieselben auch aus Korrosions- oder Oxydationsprodukten be stehen, wie z. B. Rost bei der Bearbeitung von Eisen oder Stahl, Hammerschlag beim Wal zen von Metallen, Oxydationsüberzügen, wie sie beim Ziehen oder Pressen von Kupfer, Messing, Eisen, Aluminium usw. entstehen.

Feste Abfälle, wie Späne, Staub, Griess und dergleiehen, müssen aus der Umgebung des Werkstückes und des Werkzeuges entfernt werden, damit sie die Bearbeitung nicht stö ren. Ausserdem muss gewöhnlich die Entste hung jeglicher Korrosions- oder Oxydations produkte beim Bearbeiten vermieden oder die selben müssen nachträglich entfernt werden, um ein sauberes Endfabrikat zu erzielen.

Hauptsächlich mit Rücksicht auf diese Erwärmung und Abfallanhäufung ist es in der Materialbearbeitung zur Regel geworden, Flüssigkeiten zur Schmierung und gleichzei tigen Kühlung zu verwenden. Die hierbei ver wendeten Schmierungskühlmittel haben den Zweck, eine Schmierung zwischen dem Werk zeug und dem Werkstück zu bewirken, die Wärme abzuführen und so das Werkzeug und das Werkstück zu kühlen, den für den Be arbeitungsvorgang erforderlichen Kraftauf wand zu reduzieren, eine saubere Bearbeitunly und eine genaue Einhaltung der gewünschten Abmessungen zu sichern, eine Korrosion oder Oxydation zu verhüten und Späne, Körner, Griess, Staub usw. wegzuschwemmen oder ab- zuführen.

Da diese Verunreinigungen sehr oft einen wesentlichen Wert besitzen, wie z. B. Metall späne von Kupfer, Bronce, Aluminium und dergleichen, ist. es oft erwünscht, .dieselben aus der Schmierimgskühlflüssigk eit zurückzu gewinnen. Ein weiterer Grund für die Aus scheidung der Verunreinigtuigen liegt darin, dass deren Vorhandensein bei Wiederverwen dung der Flüssigkeit stört. Diese Störung kann verschiedene Formen annehmen.

Das Vorhandensein von Fremdkörpern in der Schmierungskühlflüssigkeit verringert ge wöhnlich deren Kühl- und Schmierwirkung und bewirkt ein Zerkratzen oder Beschädigen der Oberfläche der Werkstücke sowie eine Störung des gleichmässigen Zuströmens des Kühlmittels.

Eine andere störende Einwirkung auf die Wirkung der Schmierungskühlflüssigkeit er gibt sieh bei der Benützung von Ölen und Emulsionen. Die Reibungswärme, zu welcher manchmal die Einwirkung von Bakterien hin zutritt, verursacht nämlich eine Verschlam- mung der Öle bzw. von Bestandteilen in der Emulsion. Die Verschlammimg hat eine -un mittelbare Einwirkiung auf die richtige Wir kung des Kühlmittels, da sie nicht nur deren Kühlungsfähigkeit ändert, sondern auch ihren Schmierwert stark herabsetzt.

Nach dem Verfahren gemäss der Erfin dung wird die verunreinigte Schmierungs- kühlflüssigkeit einer Belüftung und intensi ven Rührwirkung unterworfen, um die Ver unreinigungen in einer Schaumschicht auf der Flüssigkeitsoberfläche zu konzentrieren, und der die Verunreinigungen enthaltende Schaum wird von der geklärten Flüssigkeit getrennt.

Bekannte Apparaturen zur Klärung ver- unreinigter Flüssigkeiten, wie sie sich bei ver schiedenen Schmierungs- und Kühlvorgängen ergeben, befriedigen nicht. Man hat z. B. schon Fällungsbehälter benützt. Bei vielen Schleif- und Bearbeitungsvorrichtungen sind solche Behälter eingebaut. In andern Fällen hat man zentrale Fällungsapparate verwen det.

Indessen haben sich weder die Einzelbe hälter noch die zentralen Fällungsapparate als befriedigend erwiesen, und zwar haupt sächlich ,deshalb, weil die grossen Mengen aus zuscheidender Verunreinigungen entweder einen unpraktisch grossen Fällungsraum oder ein häufiges Unterbrechen der Mat.erialbear- beitungsvorgänge oder beides bedingen.

Man hat auch schon eine Ausscheidung mittels Zentrifugierens versucht, welche in dessen aus verschiedenen Gründen nicht voll befriedigt hat. Der hauptsächlichste Grund liegt darin, dass eine verhältnismässig teure Einrichtung zur Behandlung grosser Flüssig keitsmengen erforderlich ist und dass eine periodische Reinigung der Zentrifuge notwen dig ist.

Auch die Filtrierung hat sich im all gemeinen als unpraktisch erwiesen, und zwar im Hinblick auf die notwendige periodische Reinigung und die Tatsache, dass viele der als Schmierungskühlflüssigkeiten verwendeten Materialien oder der darin enthaltenen Ver unreinigungen, insbesondere ausserordentlich feine Partikel, nicht mit Erfolg filtrierbar sind. Gewisse Filter, wie solche aus Haar, Fa sern, Mineralstoffen usw., können allerdings durch Umkehrung der Strömungsrichtung ge reinigt werden; es kann aber auch eine der artige Verstopfung eintreten, dass Filterstoffe ersetzt werden müssen.

Mit der ebenfalls Gegenstand der Erfin dung bildenden Kläreinrichtung zur Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens sollen die erwähnten Mängel bekannter Ein richtungen wenigstens zum Teil behoben wer den. Die Einrichtung weist ein die Schmie- rungskühlflüssigkeit einer Materialbearbei- tungsmaschine zuführendes und von dieser wegführendes Leitungssystem und eine Flota- tionszelle zur Belüftung und intensiven Um rührung der von der Materialbearbeitungs- maschine kommenden Flüssigkeit auf.

Im nachstehenden seien Ausführungsbei spiele des erfindungsgemässen Verfahrens be-- schrieben. Alle Anteilzahlen verstehen sich darin gewichtsmässig, falls nicht ausdrücklich anders angegeben.

Beispiel 1: Bei der Herstellung von Kupferdraht, -röhren, -blechen usw. werden häufig Wasser oder wässrige Lösungen von verseiften Fett säuren, Rohfetten usw. sowohl zur Schmie rung wie auch als Kühlmittel auf die For men, Walzen, Lager und Werkstücke ge spritzt. Diese Flüssigkeit nimmt beträchtliche Mengen von Partikeln aus Kupfer, Kupfer oxyd, Kupfer hydroxyd und Kupfersalzen auf. Bisher wurden diese verunreinigten Schmie rungskühlmittel in grossen Behältern einer Fällung unterzogen und das Mittel nach der Fällung wieder in Umlauf gebracht. Es traten hierbei beträchtliche Schwierigkeiten auf.

Nicht nur weil das Material sich sehr langsam absetzt, sondern auch weil für die grossen Mengen der benötigten Schmierungskühlmit tel ausserordentlich grosse Vorratsbehälter vor gesehen werden müssen. Überdies ist die Klä rung durch Fällung selten vollständig und in folgedessen werden oft relativ viele Partikel wieder in Umlauf gesetzt. Hierdurch ergibt sich eine übermässige Abnützung der Lager, Formen und Walzen, und es werden deshalb häufige Betriebsunterbrechungen notwendig. Ferner besitzen die Abfälle aus Kupfer und Kupferverbindungen einen beträchtliehen Wert., falls sie in geeigneter Form zurückge wonnen werden können.

Eine Probe von beim Walzen von Kup fer als Schmierungskühlflüssigkeit benütztem Wasser enthielt 1000 Teile Flüssigkeit 0,61.5 Teile suspendierter Feststoffe. Proben dieses Wassers wurden während verschiedenen Zeit dauern in einer Flotationsmaschine, welche eine Belüftung und ein intensives Rühren der Flüssigkeit bewirkt, unter Zusatz von 0,15 kg schwarzer Schmierseife--als Schaumbildungs- mittel - pro Tonne Flüssigkeit flottiert.

Es ergab sich hierbei, dass bei Flot,ationsbehand- lungen von einer halben Minute oder darüber eine Reduktion der Festkörper in der von der Schaumschicht getrennten Flüssigkeit auf 0,007 Teile pro 1000 Teile Flüssigkeit erzielt wurde.

Beispiel 2: Es hat sich herausgestellt, dass Schmieröle, welche als Kühlmittel bei der Bearbeitung von Magnesiumlegierungen benützt worden sind, keinerlei Sammelfähigkeit besitzen, wenn die selben in einer Fagergren-Flotationsmaschine mit oder ohne Zusatz eines Flotationsmittels behandelt werden.

Hingegen hat man festge stellt, dass Proben des verunreinigten Öls mit 0,039 Teilen Verunreinigung auf 1000 Teile Flüssigkeit unter Beigabe einer gleichen Was sermenge durch Behandlung in einer Fager- gren-Flotationsmaschine - welche eine Be lüftung und ein intensives Rühren der Flüs sigkeit bewirkt - während einer Minute wirk sam geklärt wurden. Beim Stehenlassen teilt sich die von der Schaumschicht getrennte ge klärte Flüssigkeit leicht in einzelne Lagen. Die Ölschicht wurde dekantiert und enthielt dann im Durchschnitt nur noch ungefähr 0,004 Teile Festkörper auf 1000 Teile Flüssig keit.

Die Wasserschicht der ersten Probe, welche nur noch eine geringe Menge Öl ent hielt, wurde in der nächsten Probe benützt, um jeden Ölverlust zu verhüten. Beispiel 3: Eine durch Zusatz von 1 Teil Öl in 40 bis 50 Teile Wasser hergestellte Emulsion wurde als Schmierungskühlmittel beim Schleifen von verschiedenen Metallen benützt. Die Schleif maschine war mit einem Fällungsbehälter für die Klärung des Kühlmittels ausgerüstet.

Die benützte Emulsion wurde durch diesen Behäl ter hindurchgeleitet, welcher die grösseren Partikel und Zusammenball angen von Fett stoffen ausschied, und die Emulsion wurde dann durch einen Satz von 2 Fagergren-Flo- tationsmaschinen ohne Beifügung von Flota- tionsreagenzien hindurchgeleitet.

Die während der Zeitdauer von 7 Tagen in einem konti nuierlichen Verfahren erhaltenen Resultate waren folgende;
EMI0004.0001

fester <SEP> mit
<tb> Behandeltes <SEP> Metall <SEP> Schaumschicht <SEP> ent fernter <SEP> Ausscheidungen
<tb> Aluminiumformguss <SEP> 99,9
<tb> Stahl <SEP> für <SEP> Kugellager <SEP> 100.

<SEP> Während <SEP> 24 <SEP> Std.
<tb> (Präzisionsschleifen) <SEP> keine <SEP> Ausfällung <SEP> im
<tb> Fällungsbehälter
<tb> Stahl <SEP> 99,8
<tb> Gusseisen <SEP> 100
<tb> Legierung <SEP> von <SEP> Guss eisen <SEP> und <SEP> Bronce <SEP> 99,9
<tb> Bronce <SEP> 99,6 Mit der sehr vollkommenen Ausscheidung von Metallpartikeln und Staub gemäss obiger Aufstellung ergab sich bei der Flotationsbe- handlung auch die Ausscheidung eines be trächtlichen Teils schmutzigen, unlöslichen, öligen Materials.

Untersuchungen an der in die Flotationsmaschine eingeführten Flüssig keit zeigten das Vorhandensein dieses öligen Materials als Verunreinigung, und durch seine Ausscheidung erhielt man ein geklärtes Produkt von gleicher Schmierfähigkeit wie das ursprüngliche öl. Weniger als 1% des Gesamtvolumens der in die Flotationsmaschi- nen eingeführten Flüssigkeit wurde mit den durch die Flotation konzentrierten Feststof fen

abgeschäumt.

Beispiel 4: Eine Probe von 200 en? gebrauchter Emulsion mit einem Gehalt von ungefähr 5% Öl, ungefähr 0,99 Teilen fein verteilter Eisen feilspäne auf1000 Teile Flüssigkeit und un gefähr 1,80 Teilen feinverteiltem Aluminum auf 1000 Teile Flüssigkeit wurde durch ein Magnetfeld hindurchgeleitet. Die aus dein Magnetseparator ausströmende Emulsion wurde einer Flotationszelle zugeleitet und dort belüftet und intensiv gerührt.

Nach der Flotation zeigte die von der Schaumschicht getrennte Emulsion eine Ausscheidung von 99,98% der suspendierten Feststoffe. Das in der Schauml#:onzentration enthaltene Eisen und Aluminüim wurde durch eine Trock- nungs- und magnetische Behandlung von einander getrennt.

Eine Untersuchiuig des durch die erste magnetische Behandlung aus geschiedenen Materials ergab, dass dasselbe ungefähr 95% Eisen und einen Anteil Alu- minium enthielt. DasAluminiumwurde durch Trocknen der Masse und Abscheiden des Stahls durch eine weitere magnetische Be handlung zurückgewonnen.

Bei einzelnen Proben verunreinigter Schmierungskühlflüssigkeit zeigte sich, dass bei Anwendung eines Magnetfeldes die un- magnetischen metallischen Verunreinigungen zusammen mit dem magnetischen Material entzogen werden. Dies kann auf mehrere äussere Faktoren, wie mechanische Zusam menballung, die bindende Wirkung gewisser Öle und dergleichen, zurückzuführen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Klären einer Schinie- rungskühlflüssigkeit, die einer Materialbear- beitungsmaschine zugeführt wird und durch feste Partikel bearbeiteten Materials verun reinigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die verunreinigte Schmierungskühlflüssigkeit einer Belüftung und intensiven Rührwirkung unterworfen wird, um die Verunreinigungen in einer Schaumschicht auf der Flüssigkeits oberfläche zu konzentrieren, und dass der die Verunreinigungen enthaltende Schaum von der geklärten Flüssigkeit getrennt wird.

II. Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens, nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch ein die Schmierungskühlflüssigkeit einer Materialbearbeitungsmaschine zuführen des und von dieser wegführendes Leitungs system und durch eine Flotationszelle zur Be lüftung und intensiven Umrührung der von der Materialbearbeitungsmaschine kommen den Flüssigkeit. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch I, zum ununterbrochenen Klären einer Schmierungs- kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die von einer Materialbearbeitungsmaschine kommende verunreinigte Schmierungskühl flüssigkeit fortlaufend einer Stelle zugeführt wird, wo sie einer Belüftung und intensiven Rührwirkung unterworfen wird, dass dort der mit Verunreinigungen beladene Schaum fort laufend entfernt und die geklärte Flüssigkeit zur Wiederverwendunä zur --#lateriaibearbei- tungsmasehine zurückgeführt wird. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I,. da durch gekennzeichnet, dass der verunreinigten Flüssigkeit ein Material zugesetzt wird, wel ches bei der Belüftung der Mischung vorüber gehend eine Schaumbildung bewirkt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, zum Klären von Schmierungskühlflüssinkeiten mit magnetisierbaren Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die verunreinigte Schmierungskühlflüssigkeit einer magneti schen Separation unterwirft, wodurch die mabnetisierbaren Festkörper ausgeschieden werden,

bevor die Schmierunnskühlflüssigkeit mit den noch darin enthaltenen Festkörpern. der Belüftung und Rührwirkung unterworfen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, zum Klären von Sehmierunaskühlflüssialzeiten mit Verunreinigungen, von welchen ein Teil aus magnetisierbaren Metallpartikeln und der Liest aus unmagnetisierbaren Metallpartikeln besteht, dadurch gekennzeichnet, dass man die verunreinigte Schmierunnskühlflüssigkeit einer magnetischen Separation unterwirft,

wodurch die mannetisierbaren Festkörper ausgeschieden werden, bevor man die Schmie- runnskühlflüssigkeit mit den noch darin ver bliebenen Festkörpern der Rührwirkung und Belüftung unterwirft, und dass die nicht magnetisierbaren Metallpartikel aus der Schaumschicht rückgewonnen werden.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flota- tionszelle ein Rotor und ein Stator einer mechanischen Flotationsmasehine angeordnet sind.