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Dampf in der Halle

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Obwohl der Trend bei modernen Fertigungsverfahren in der Metallverarbeitung in Richtung Trockenbearbeitung und Minimalschmierung zeigt, wird man in vielen Bereichen und Anwendungen auf den Einsatz von Kühlschmiermitteln nicht verzichten können. Dies bedeutet, daß die damit verbundene Arbeitsplatzbelastungen durch Kühlschmierstoff-Emissionen auch zukünftig einer genauen Analyse und Prävention unterzogen werden müssen. Selbst bei der Trockenbearbeitung mit Minimalschmierung kann es zu ungewollten Nebenerscheinungen kommen. Für das Kirchheimer Unternehmen Keller Lufttechnik wiederum ein Grund, sich mit Partnern aus der Industrie und Arbeitsschutzspezialisten zu verständigen und intensiv an dieser Problematik zu arbeiten. Einige Ergebnisse dieser Zusammenarbeit wurden nun auf einem gut besuchten Symposium der Öffentlichkeit vorgestellt.

Emulsionen können sich schlagartig verändern und eine ungewollte Eigendynamik entwickeln. Diese simple Tatsache ist nicht aus der Luft gegriffen, sondern entstammt der Fertigungsrealität der Heidelberger Druckmaschinen AG. Kurzerhand entschloß man sich, ein neues Gesamtkonzept für ca. 200 Maschinen in Halle 4 auszuarbeiten und umzusetzen.

Ein spezifiziertes System zur Erfassung der Kühlschmierstoffnebel sollte die Belastung der Hallenluft gering halten und zur Qualitätserhaltung der Emulsion beitragen. Der favorisierte Lösungsansatz sah den Ersatz teilweise schon vorhandener Einzelabsaugungen durch Elektrofilter und Zentrifugalabscheider durch eine Sammelabsaugung, nach Fertigungslinien gegliedert, vor. Die 200 Bearbeitungsmaschinen wurden in Gruppen zu 12 bis 25 Einheiten aufgeteilt und auf 9 Abscheidern zusammengefaßt.
Lufthaushalt
Da für die Fertigungshalle zum Zeitpunkt der Planung keine Zuluftanlage vorhanden war, hat man sich entschlossen, die Abscheider im Fortluftbetrieb zu fahren. Die Möglichkeit zur Luftrückführung wurde ebenfalls vorgesehen, aber im Moment noch nicht betrieben. Die in der Abluft der Abscheider enthaltene Gasphase könnte sich im Rückluftbetrieb im Laufe der Zeit anreichern und je nach Zusammensetzung der Emulsion zu Geruchsbelästigungen führen. D.h. die abgeführte Luftmenge von ungefähr 230 000 m³/h ergibt einen 0,8fachen erzwungenen Luftwechsel und trägt somit erheblich zu der Verbesserung des Raumklimas bei.
Erfassung
Die Erfassungseinrichtung sollte so ausgeführt sein, daß möglichst nur die in der Schwebe befindlichen Aerosole unter Einsatz eines möglichst geringen Saugvolumenstroms erfaßt werden. Hier wirkt sich die voll gekapselte Maschine positiv aus, was dann am Ende eine entsprechende Nachrüstung noch nicht gekapselter Anlagen nach sich zog. Bei der Konzeption der Erfassungseinrichtung galt es noch zu beachten, daß sie nicht den Bearbeitungsprozeß und die Zugänglichkeit für die Wartung und den Werkzeugwechsel beeinträchtigen.
Rohrleitungssystem
Die Rohrleitungssysteme für den Transport der luftfremden Stoffe von der Erfassungseinrichtung zum Abscheider wurden in öldichter, geschweißter Ausführung gestaltet. Abweichend von der sonst üblichen Methode, die Rohrelemente von der Hallendecke abzuhängen, verwendete man Abstützungen zum Boden, um die Manövriermöglichkeit des Hallenkrans nicht zu beeinträchtigen.
Abscheider
Für die Auslegung des Abscheidesystems ist bestimmend, ob es sich um Emulsionen oder pures Öl handelt, im konkreten Fall von Heidelberg bezog sich die Abscheiderauslegung auf die Abscheidung von Emulsionen.
Aus der Vielzahl von möglichen Filter- und Abscheidersystemen, wie:
• Fliehkraftabscheider,
• Prallkörperabscheider,
• elektrostatische Abscheider,
• naßarbeitende Abscheider,
• trockenarbeitende, filternde Abscheider
entschied man sich für Emulsionsnebelabscheider der Baureihe ENA, einem in der Abscheidung von flüssigen, luftfremden Stoffen bewährten Typ. Dieses Gerät gehört zur Gruppe der trockenarbeitenden filternden Abscheider und zeichnet sich durch einen geringen Filterwiderstand von 40-50 daPa, robuste und kompakte Bauweise und geringen Wartungsaufwand aus. Als Filterelemente dienen Prallabscheider sowie metallische Drahtgestrickpakete oder auch Demister genannt.
Der Abscheidungseffekt läßt sich dabei auf folgende Mechanismen zurückführen:
n Sperrwirkung,
n Massenträgheit der Aerosoltröpfchen,
n Agglomeration.
Filterstufen: In einer ersten Prallabscheiderstufe werden mitgerissene Späne und größere Flüssigkeitstropfen abgeschieden.
In der Filterstufe 1 erfolgt die Vorreinigung und Gleichrichtung der Luft, in der zweiten Filterstufe, die ebenfalls aus einem Wirrfaservlies besteht, werden die restlichen Verunreinigungen abgeschieden. Als Fasermaterial kommen je nach Anwendungsfall Edelstahldraht in verschiedenen Ausführungen sowie Glas- oder Kunststoff-Fasern zur Anwendung. Bei der Abscheidung durch Trägheit treffen die Tropfen auf die Faseroberfläche und werden dort abgelagert.
Die Abscheidung durch Sperrwirkung tritt dann auf, wenn der Durchmesser eines Tropfens im Verhältnis zum Durchmesser der Faser bzw. der zwischen den Fasern entstehenden Freiräumen relativ groß ist. Die Tröpfchen werden herausgesiebt.
Beide Filterstufen haben eine automatische Spülung, die nach dem Abschalten der Anlage Wasser durch Sprühdüsen über die Filterstufe fein verdüst. Die abgeschiedenen Bestandteile und das Spülwasser werden im Trichter gesammelt und können über den Auslaufstutzen aus dem Gerät abgeführt werden.
Die Montage der Emulsionsnebelabscheider erfolgte im Shed-Dach der Halle. Wertvolle Stellfläche im Maschinenbereich wurde dadurch vom Abscheidesystem nicht in Anspruch genommen.
Gemessene Verbesserung
Durch den Fortluftbetrieb konnte die Luftqualität und das Hallenklima entscheidend verbessert werden, dies belegen auch Einschätzungen der Mitarbeiter. Auch MAK-Messungen bestätigen die subjektiven Empfindungen des Personals. Messungen im Maschineninnenraum ergeben eine Reduzierung der Öl-Aerosolkonzentration um bis zu 90% zur Betriebsweise ohne Absaugung. Auch die Abluftwerte von 1 mg/m³ unterschreiten die Anforderungen der TA-Luft, die bei 10 mg/m³ liegen, sehr deutlich. Durch die zentrale Zusammenfassung konnten die Wartungsaufwendungen erheblich reduziert werden. Der ursprünglich notwendige 2wöchige Wartungszyklus der Elektrofilter reduzierte sich auf 2 Wartungsintervalle pro Jahr.
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