KSS-Aufbereitung_Compactfilter-MCF_2-Mayfran-web

Bild: Compactfilter MCF - Mayfran

| von Kathrin Irmer

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Kühlschmiermittel sind Gefahrenstoffe und müssen fachgerecht aufbereitet werden und dazu sind leistungsfähige Filteranlagen nötig. Die Schlüsselanforderungen für die Einführung einer erfolgreichen zentralen Anlage zur KSS-Reinigung sind die Anwendungserfahrung und die Auswahl der richtigen Technologie.

bwohl Trockenbearbeitung möglich ist, ist der Einsatz von Kühlschmierstoffen (KSS) die am häufigsten angewendete Art zur Kühlung der Werkzeuge bei der spanenden Verarbeitung. Aber auch Umformprozesse brauchen Schmiermittel. Für längere Standzeiten der Werkzeuge, reduzierten Verschleiß und höhere Genauigkeiten kommt man nicht ohne KSS aus, genauer gesagt bei 85 % der Metallbearbeitungsprozesse ist das so. Aber KSS – neue wie gebrauchte – sind Gefahrstoffe im Sinne der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV). Bei gebrauchten kommen noch Metallpartikel durch den Abrieb und Öle aus anderen Anwendungen dazu. Dabei können problematische Stoffe, bedingt durch die hohen Temperaturen im Betrieb, auch erst hier entstehen. Laut Umweltschutzministerium Baden-Württemberg wurden 2011 etwa 85 000 t KSS in Deutschland eingesetzt. Zusammen mit den indirekt entstehenden Abfällen, wie Schleifschlämme, Ölbindemittel, verölte Putztücher, resultiert aus dem KSS-Einsatz bundesweit ein jährliches Sonderabfallaufkommen von circa 1 Mio t. Die Unternehmen können hier mit geeigneten Filteranlagen Feststoffe und KSS effizient trennen und das Schmiermittel wieder verwendbar machen, was Kosten reduziert.

Der modulare Compaktfilter (MCF) ist ein Kerzenfilter für die Feinstfiltration in einer Getriebeproduktion eines Automobilherstellers.

Bild: Compactfilter (MCF) – Mayfran

Die einzig richtige Lösung gibt’s hier nicht. Auch wenn es ‚nur‘ darum geht, Feststoffe aus dem KSS herauszuholen, jedes Filterproblem braucht eine individuelle Betrachtung. Der Grund: unterschiedliche Fertigungsabläufe, verschiedene KSS und Entsorgung des Filterkuchens, um nur einige Punkte zu nennen. Keine zwei Situationen sind hier völlig gleich. Aber letztlich steht fest, so aufwändig die Planung einer neuen Filteranlage mit ihrer Peripherie ist, sie hilft auch Kosten sparen durch längere Standzeiten der Maschinen, durch Aufbereitung des KSS, um es wiederverwerten zu können, eine gute Trennung von Filterkuchen und Späne erleichtert die Entsorgung, wobei letztere als Altmetall verkauft werden können. Dazu kommt die Möglichkeit, das Kühlen der KSS über einen Wärmetauscher zu erledigen – wo dies sinnvoll ist – um Energie zu sparen.

Eine neue Filteranlage hinstellen, anschließen und einschalten, so einfach geht das nicht. Die Installation einer Filteranlage beeinflusst mehr oder minder das gesamte System und dieser Aufwand muss in die Entscheidung für eine Filteranlage mit einbezogen werden. Dazu gehören mitunter auch bauliche Maßnahmen, um das gebrauchte KSS zur Filteranlage und das aufbereitete wieder zur Maschine zu befördern. Und da die meisten KSS alles andere als umweltverträglich sind, ist es sinnvoll, öldichte Bodenwannen zu bauen, damit Leckagen nicht zur Verseuchung des Grundwassers führen können. Dazu kommen noch bei wasservermischbaren KSS Anmischstationen für die Konzentrate und Vorrichtungen zum Brechen und Pressen der herausgefilterten Späne plus Sammelbehälter. Die Menge der anfallenden Späne hängt davon ab, ob Einzelstücke bearbeitet oder in Serie gefertigt wird, und welche Materialien wie bearbeitet und welche Mengen KSS da jeweils benötigt werden. Außerdem kann es effizient sein, mehrere Fertigungsstationen mit einer Filteranlage zu bedienen. Ob dies möglich ist, hängt von den Bearbeitungsverfahren ab, die da eingesetzt sind und welche Funktionen das KSS jeweils zu erfüllen hat. Um installierte Anlagen möglichst lange nutzen zu können, ist es auch wichtig, sich die Option der Nachrüstung zu sichern.

Aber erst einmal muss sich der Planer für ein Filtrationsprinzip entscheiden. Am häufigsten sind Kuchen-, Tiefen- und Querstromfiltration. Bei der Kuchenfiltration setzt sich der Filterkuchen auf dem Filtermedium ab und mit wachsender Dichte und Dicke wirkt er selbst als immer dichter werdendes Filtermedium. Deshalb muss dieser regelmäßig entfernt werden. Dieser Prozess liefert eine saubere Trennung von Feststoff und KSS. Bei der Tiefenfiltration geschieht die Abscheidung  im Inneren des Filtermediums. Nachteil: der Feststoff sitzt fest im Filter und lässt nur schwer entfernen. Bei dem dritten Prinzip, der Querstromfiltration, liegt das Filtermedium quer zur Strömungsrichtung. Die auftretenden Scherkräfte verhindern, dass sich ein Filterkuchen bildet, die Oberfläche bleibt also sauber, aber in Strömungsrichtung konzentriert sich die Suspension.

Der modulare Compaktfilter (MCF) ist ein Kerzenfilter für die Feinstfiltration in einer Getriebeproduktion eines Automobilherstellers.

Bild: Compactfilter MCF – Mayfran

Als Filtermedien zum Aufbereiten der KSS werden Filze beziehungsweise allgemein faserorientierte Vliese, poröse Festkörper und Filterkerzen aus Sintermetallen oder gewickelte Gewebe genutzt.
Mehrere Filtertypen haben sich im Zusammenhang mit KSS bewährt. Das Flachbett- oder hydrostatische Filter kann auch vakuumunterstützt betrieben werden. Das KSS gelangt über das plane Einlaufsieb auf ein Vlies, auf dem sich der Filterkuchen abscheidet und in gewissen Zeitabständen entfernt werden muss. Dies kann geschehen dadurch, dass das verunreinigte Vlies ein Stück weitergezogen und eine sauberes nachgezogen wird. Dieser Filtertyp schafft Mengen von einigen Zehner Litern bis zu einigen Hundert Litern pro Minute und liefert das aufbereitete KSS mit einer hohen Reinheit. Der Filtertyp ist sehr langlebig, da kein Verschleiß bewegter Teile da ist, wartungsarm und relativ kostengünstig.

Beim Tiefbettfilter strömt das verschmutzte KSS über ein Endlosfilterband in den darunter befindlichen Reintank. Wie beim Flachbett bildet sich eine wachsende Filterkuchenschicht, die entfernt werden muss. Diese Filterversion arbeitet ebenfalls sehr wirtschaftlich. Bei einem Unterdruckfilter zieht ein Unterdruck die zu filternde Flüssigkeit aus dem Filterkuchen. Die Vorteile: ein Filterkuchen mit einer sehr geringen Restfeuchte bis unter 20 % und sie benötigen wenig Stellfläche.

Ein Druckbandfilter besteht aus zwei Kammern und einem umlaufenden Filterband. Das verschmutzte KSS läuft von der oberen Filterkammer durch das Filterband in den Reintank. Auf dem Filterband setzt sich der dicker und dichter werdende Filterkuchen ab und muss von Zeit zu Zeit entfernt werden. Auch er zeichnet sich durch einen sicheren und wartungsarmen Betrieb aus, fast ohne Stillstandzeiten.

Ein Kerzenfilter ist einfach ausgedrückt ein Rohr mit Schlitzen. Es gibt zwei Varianten:  Filterkerzen aus Sintermetallen oder gewickelte mit den aus den unterschiedlichsten Materialien hergestellten Garnen. Diese Filter eigenen sich für die Feinfiltration ab 1 µm, sie bilden ein geschlossenes System ohne jegliche Tropfverluste.

An erster Stelle der Planung sollte eine sorgfältige Analyse der Produktionssituation stehen, um den richtigen Typ und die angemessene Dimension der zukünftigen Filteranlage abstimmen zu können.

Autorin Barbara Stumpp


 

Checkliste für den Einkauf von KSS-Aufbereitungsanlagen

Bild Haken Wird eine Einzelversorgung oder zentrale KSS-Versorgung angestrebt (Integration der Filter in das Hallenlayout)?
Bild Haken Welche Bearbeitungsarten bestehen?
Bild Haken Welche Werkstoffe werden bearbeitet (Spänemenge und Beschaffenheit der Späne/Öl oder Emulsion)?
Bild Haken Gibt es Emulsion-Mischungsverhältnisse, die beachtet werden müssen (Öl/Wasser, Verbrauch von Öl/Konzentrat)?
Bild Haken Welche Reinigungsintervalle müssen beachtet werden?
Bild Haken Soll die KSS-Aufbereitung im Schichtbetrieb laufen (Regeneration des Filters)?
Bild Haken Welcher Reinheitsgrad ist nötig?
Bild Haken Mit welchen Verbrauchshilfsmitteln soll filtriert werden (z.Bsp. Filterpapier, Anlagen mit Papier, Endlosband, Kunststoff, Metallgeflecht)?
Bild Haken Welcher Filtertyp wird bevorzugt?
Bild Haken Welche Kühlung soll eingesetzt werden?
Bild Haken Wie fallen die Energie-, Entsorgungs- und Wartungskosten aus?
Bild Haken Wie sieht die KSS-Rückgewinnung aus?

Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Mayfran:

Mayfran ist ein Anbieter von Technologie-Lösungen für Späne- und Kühlschmierstoffaufbereitung, für Materialtransport bei der Metallverarbeitung und Recycling. Die Produkte von Mayfran fördern, filtern, trennen, zerkleinern, pressen und verarbeiten Materialteile sowie Flüssigkeiten für folgende Industrien: Automobil, Luftfahrt, Stahlverarbeitung, Hausmüll.  Mayfran wurde 1933 gegründet, hat seinen Hauptsitz in Cleveland, Ohio, USA, und ist weltweit tätig. Mayfran International ist seit dem Jahr 2012 eine 100-prozentige Tochter der Tsubakimoto Chain Company.
Mehr unter: www.mayfran.de