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Praxistipp: Standzeitverlängerung durch optimierte Filtration

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Die wichtigste Voraussetzung für eine Standzeitverlängerung von Kühlschmieremulsionen ist ein auf die jeweilige Anwendung optimiertes Filtrationssystem. Dies schließt ein, aus der breiten Palette von Filtrationslösungen mit ihren unterschiedlichen Abreinigungsprinzipien die richtige Auswahl zu treffen.

Autor: Dr. Peter Stipp E-Mail: peter.stipp@awikom.de

Die Filtration von Kühlschmieremulsionen unterscheidet sich hinsichtlich
  • des eingesetzten Kühlschmiermittels,
  • der darin enthaltenen Späne und deren Menge sowie
  • der geforderten Feinheit.
Dies bedeutet, dass man auch bei scheinbar ähnlichen Anwendungen die Auswahl des Systems nicht über einen Kamm scheren sollte. Außerdem zeigt sich erst im Langzeiteinsatz einer Kühlschmiermittelaufbereitung, ob das eingesetzte Filtersystem effizient arbeitet. Diese Erfahrung hat der Leiter der Instandhaltung eines großen deutschen Automobilherstellers gemacht. Nach seiner Auffassung sieht man erst nach ca. zwei Jahren, ob ein Filter gut ist oder nicht. Anders ausgedrückt, erst nach einer gewissen Betriebsdauer mit mehr oder weniger teuren Stillstandzeiten lässt sich ermessen, ob sich diese Investition wirklich rechnet.
Die Suche nach einer technisch und wirtschaftlich geeigneten Filterlösung sollte daher mit einer genauen Applikationsanalyse einhergehen. Dies geschieht am sinnvollsten in Zusammenarbeit mit einem Unternehmen, das über entsprechendes Technologie-Know-how verfügt, ausreichende Produktvielfalt bietet und auf umfassende Erfahrung zurückblicken kann. Zudem hat sich gezeigt, dass Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen nach maßgeschneiderten Lösungen verlangen und mehr und mehr von Standardlösungen Abstand nehmen. Die in den beiden folgenden Applikationen vorgestellten Filtersysteme von Mann + Hummel, Entwicklungspartner und Serienlieferant der internationalen Maschinenbauindustrie, gehören zu einem umfassenden Programm von Filter- und Abreinigungssystemen ab 10 µm, die in kunden- und applikationsspezifischen Feinabstimmungen für die unterschiedlichen Parameter ausgewählt und angepasst wurden.
Filtration im Langzeiteinsatz
Seit nunmehr acht Jahren ist das Filtersystem AutoFluid bei einem namhaften deutschen Automobilhersteller zur Kühlschmiermittelaufbereitung im Einsatz. Das bei diesem Unternehmen zur Produktion von Motorenteilen eingesetzte Bearbeitungszentrum zerspant Grauguss und Aluminium. Für den zuverlässigen Schutz der innengekühlten Werkzeuge, der Hochdruckpumpe und des Drehverteilers wurde für die Aufbereitung ein Filtersystem vorgegeben, das mit einer Filterfeinheit von 30 µm Grauguss- und Graphitpartikel abscheiden soll. Vorgeschaltet ist eine Bandfilteranlage mit einer Filterfeinheit von 100 µm. Weitere Randbedingungen sind Durchflusswerte von 18 m³/h und ein Systemdruck von 0,5 mPa. Der Automatikfilter AutoFluid hat diese Filteraufgabe bisher hervorragend gelöst. Innerhalb der genannten acht Jahre mussten die Filtereinsätze dieses Systems nur einmal ausgetauscht werden.
Der Filter bietet aber nicht nur hohe Standzeiten, sondern, und das ist der wesentliche Punkt, eine Abreinigung durch eine automatische Rückspülung. Eine speziell entwickelte Micro-Controller-Steuerung überwacht den voreingestellten Differenzdruck und regelt alle Filtrations- und Rückspülprozesse in den insgesamt vier Filterkammern. Diese Betriebsweise ist das Hauptunterscheidungsmerkmal zu den gängigen nicht regenerierbaren Filtersystemen, bei denen die Einsätze regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Weitere Vorteile, die zu einer höheren Prozesssicherheit und -einbindung führen, sind seine präzise Abscheideleistung durch die definierte Geometrie des Spaltsiebes und die geringen Rückspülmengen und Druckabsenkungen, infolge der sehr kurzen Reinigungsimpulse. Darüber hinaus besitzen die Filterelemente eine hohe Differenzdruckfestigkeit.
Dieser Filter kann durch die individuell einstellbaren Betriebsparameter sehr flexibel eingesetzt werden und sich daher an die jeweiligen Betriebsbedingungen und Anforderungen bezüglich Schmutzkonzentration, -art, -form, -dichte, Fraktionsverteilung und Viskosität des zu filternden Mediums anpassen. Er ist lieferbar für Filterfeinheiten von 10 bis 100 µm, Volumenströme bis 50 m³/h (Wasser bei 0,4 bar Anfangsdifferenzdruck) und Viskositäten bis 3 000 mm²/sec. Je nach Prozess kann der Filter in Edelstahl- oder Aluminiumausführung und auch chemisch vernickelt geliefert werden, sogar eine Ex-Schutz Variante ist optional möglich. Aufgrund der vielfältigen Einstellmöglichkeiten ist dieses Filtrationssystem zum einen zur Aufbereitung von Kühlschmiermittelemulsionen geeignet; zum anderen wird es auch zur Filtration von Farben und Lacken, Tinten, Kühl-, Brauch- und Abwasser, Fetten, Wachs, hochviskosen Stoffen, Reinigungsmedien, Ölen und Kraftstoffen eingesetzt.
Automatikfilter kontra Siebfilter
Auch die folgende Anwendung nutzt ein Filtersystem mit Rückspülung. Dieses wird aufgrund der hier vorliegenden speziellen Parameter zusätzlich durch eine mechanische Abschabung unterstützt. Die Filtrationsanforderungen sind ebenfalls sehr anspruchsvoll, da bei diesen Applikationen unterschiedliche Materialien der Späne anfallen. Hier müssen Späne aus Messing, Aluminium, Magnesium, Stahl und Grauguss von dem Filter „bewältigt“ werden. Die Filtrationsvorgaben der Hersteller von Aufbereitungsanlagen für Späne (Tecnimetal in der Nähe von Cremona) und von Hochdruckanlagen (Tecnicaservice in der Nähe von Mailand) sind ähnlich: Geforderte Filterfeinheiten von 30 bis 50 µm bei Nenndurchflüssen von 3 bis 60 m³/h. Gefiltert werden Emulsionen mit einem Ölanteil von 4 bis 6 Prozent oder reines Schneidöl bei einer Viskosität bis 46 mm²/s. Beide Unternehmen setzen verschiedene Baugrößen des Systems ProFluid ein, die von DN 50 über DN 65 bis hin zu DN 100 reichen.
Die Abreinigung des Spaltrohrs erfolgt bei den ProFluid-Systemen durch eine Kombination aus Rückspülung und mechanischem Abschaben. Dieses Abreinigungsprinzip ist besonders effizient für Applikationen, bei denen Partikel unterschiedlicher Größen und Geometrien herauszufiltern sind. Die mechanischen Abstreifer befreien das Spaltrohr von groben Teilen und die Rückspülung erfasst die Partikel in Grenzkorngröße, die sonst das Spaltrohr verblocken würden. Auch bei diesem Filter ist durch die automatische Abreinigung eine regelmäßige manuelle Reinigung der Teile überflüssig und der Kunde spart Betriebskosten. Ein weiterer Vorteil sind die exakt definierten Filterfeinheiten, was eine hohe Prozesssicherheit bietet.
Spezialfilter und Endfeuchtungseinheit
Werden noch höhere Anforderungen an die Schmutzaufnahmekapazität gestellt, bietet sich eine Kombination von Tiefenfilter und Automatikfilter an, der ProFluid P. Das Filtermedium speichert den anfallenden Schmutz wie ein Tiefenfilter. Wie ein Automatikfilter wird der ProFluid P von Zeit zu Zeit vollautomatisch ohne Prozessunterbrechung rückgespült. Das besondere Merkmal dieser Entwicklung liegt in einer deutlich höheren Schmutzaufnahmekapazität im Vergleich zu einem reinen Oberflächenfilter. Darüber hinaus bietet sie eine hohe Filterleistung bei geringer Rückspülmenge, einen stark aufkonzentrierten Schmutzaustrag sowie eine feine Filterfeinheit bei einem insgesamt verschleißarmen System. Dadurch wird die Standzeit von niedrigviskosen Bearbeitungsflüssigkeiten wie Kühlschmiermittelemulsionen verlängert und auch die nachgeschalteten Systeme geschützt.
Weiterbearbeitung des Schlammaustrags
In der Aufbereitung von Kühlschmiermittelemulsionen ist in vielen Fällen die Weiterbearbeitung des Schlammaustrags, beziehungsweise der Rückspülmenge aus Automatikfiltern, ein kritischer Faktor. Bislang wird diese Aufgabe meist mit Systemen wie Beutelfilter und Sedimentationsbecken gelöst. Bei einer anderen Variante leitet man die Rückspülmenge in den Rohtank zurück, was dort zu einer Aufkonzentration von Feinschmutz führt.
Eine Alternative zu diesen Lösungen bietet eine Neuentwicklung, die speziell für Automatikfilter konzipiert wurde: die Entfeuchtungseinheit DSE 250, die die vom Filter abgeschiedene Schmutzmenge weiter separiert, aufkonzentriert und auf eine Restfeuchte von 25 Prozent entfeuchtet und danach stichfest auswirft. Die Flüssigkeit wird dem Kreislauf des Systems wieder zugeführt. Besonders positiv: Das Gerät passt nicht nur zu allen Mann + Hummel Automatikfiltern, sondern kann auch an fast allen Automatikfiltern anderer Hersteller adaptiert werden.
Mann + Hummel GmbH Geschäftsbereich Industriefilter Tel. 06232/538104 , Fax 06232/538150 www.mann-hummel.com
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