Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der spanenden Werkst\u00fcckbearbeitung wird, bezogen auf das Zeitspanvolumen, zunehmend mit weniger K\u00fchlschmierstoff (KSS) gearbeitet. Zus\u00e4tzlich besteht die Forderung nach einem vollst\u00e4ndigen Verzicht von Verbrauchsmaterial und Filterhilfsmittel. Dies tr\u00e4gt zu einer Vereinfachung des Recyclings des Sp\u00e4neabfalls bei. Durch einen hohen Abscheidegrad in der ersten Reinigungsstufe kann eine nachgeschaltete Feinfiltration entlastet werden bzw. vollst\u00e4ndig entfallen. Zudem wird eine sehr hohe R\u00fcckgewinnung des KSS aus dem Sp\u00e4neabfall gefordert (geringe Restfeuchte). Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer kontinuierlich reinigenden Zentrifuge. Die derzeit f\u00fcr KSS-Anlagen verf\u00fcgbaren Zentrifugen erf\u00fcllen diese Forderungen nicht. Ein solches Verfahren bietet somit in \u00f6kologischer wie auch \u00f6konomicher Weise einen bedeutenden Vorteil.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Entwicklung einer Zentrifuge geht eine eingehende Marktanalyse mit Bewertung der verschiedenen Zentrifugierverfahren voraus. Parallel dazu wurden die statischen und dynamischen Randbedingungen modellm\u00e4\u00dfig erfa\u00dft. Insbesondere sollte versucht werden, dass Abscheideverm\u00f6gen der Zentrifuge rechnerisch nachzubilden. Dies f\u00fchrt zu einer Auslegung durch Berechnungen, die in einem ersten Anforderungskonzept festgehalten werden. Erkenntnisse aus diesem Entwicklungsstadium f\u00fchrten zu unterschiedlichen Prototypenkonstruktionen. Es wurden mehrere Prototypen gebaut. Die zuletzt ausgef\u00fchrte Variante einer kontinuierlich arbeitenden Reinigungszentrifuge kann als Vorserienmodell angesehen werden.
\nDie Versuche wurden ausschlie\u00dflich mit einem KSS aus Mineral\u00f6l mit einer Viskosit\u00e4t von etwa 10 mm\u00b2\/s bei 40\u00b0C durchgef\u00fchrt. Der untersuchte KSS wurde mit groben und feinen Sp\u00e4nen aus der Nockenwellenfertigung verschmutzt. Die Analysen des gereinigten KSS wurden mit Absetztrichtern durchgef\u00fchrt. Eine Analyse nach dem Partikelz\u00e4hlverfahren nach ISO 4406 oder NAS 1638, wie es in der \u00d6lhydraulik gebr\u00e4uchlich ist, scheiterte an einem geeignetem Ger\u00e4t. Heute ist man in der Lage, Analysen der Restverschmutzung und des Rest\u00f6lgehaltes durchzuf\u00fchren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Nachdem eine umfangreiche Marktanalyse und Verfahrensbetrachtungen durchgef\u00fchrt worden sind, ist f\u00fcr die Entwicklung ein Lastenheft erstellt worden. Anhand dieses Lastenheftes wurde die Zentrifuge ausgelegt und konstruiert. Im M\u00e4rz 1998 konnte die erste Ausf\u00fchrung der Zentrifuge in Betrieb genommen werden.
\nBei dieser ersten Konstruktion wurden wesentliche Erfahrungen in der Haubengestaltung gesammelt, um die w\u00e4hrend des Betriebes austretenden \u00d6lnebel zu minimieren. Neben Labyrinthdichtstufen f\u00fchrten zus\u00e4tzliche Abl\u00e4ufe in der Abdeckhaube zu einer deutlichen Minimierung der \u00d6lnebelemissionen, die es erlauben werden, die Zentrifugen ohne eine Einhausung zu betreiben. Genaue Emissionsmessungen werden dies belegen k\u00f6nnen.
\nIm Verlauf der Testreihen wurden die verfahrenstechnischen Annahmen, die zur Antriebsauslegung gef\u00fchrt hatten, in Richtung eines wesentlich trockeneren Austrages verlagert. Dies stellt wesentlich h\u00f6here Anforderungen an das auf die Austragschnecke zu \u00fcbertragende Drehmoment.
\n-Kupplungs-\/Bremssystem
\nDas Kupplungs-\/Bremssystem konnte in dieser Hinsicht nicht \u00fcberzeugen, da sich keine Drehzahldifferenz zwischen Trommel und Schnecke ausbildete, sondern vielmehr ein Abbremsen der Trommel \u00fcber Schnecke und Feststoffablagerung erreicht wurde. Als weiterer Schritt wurde ein 2-Motoren-Antrieb getestet. Allerdings reichte das Drehmoment des kleineren Antriebes nicht aus, um eine Differenzdrehzahl \u00fcber eine l\u00e4ngere Zeit aufrecht zu erhalten. Nach kurzer Zeit wurde die Differenzdrehzahl der Zentrifuge zu Null. Ein Austrag des Feststoffes war dadurch nicht mehr m\u00f6glich.
\n– 2 Motoren-Antrieb
\nDas Drehmoment der Motoren war f\u00fcr eine dauerhafte konstante Differenzdrehzahl zu klein. Der kleinere Motor glich sich nach kurzer Zeit der Drehzahl des st\u00e4rkeren Motors an, bis die Differenzdrehzahl der Zentrifuge zu Null wurde.
\n– Festes \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis \u00fcber Zahnriemenantrieb
\nBisher konnten Differenzdrehzahlen von 180 U\/min, 25 U\/min und 9 U\/min, nacheilende Schnecke, bezogen auf eine Trommeldrehzahl von 3380 U\/min realisiert werden. Die kleine Differenzdrehzahl wurde mit einem leistungsst\u00e4rkeren Zahnriemen realisiert, der ein max. Drehmoment von 98 Nm \u00fcbertragen kann. Diese Zahnriemenantriebe versagten schon nach kurzer Zeit.
\n-Cyclo-Getriebe
\nNach den verfahrenstechnischen Berechnungen ist ein Drehmoment von mindestens 500 Nm n\u00f6tig, um den Feststoffaustrag zu gew\u00e4hrleisten. Im Mai 1999 konnte ein neuer Zentrifugentyp mit einem Cyclo-Getriebe in Betrieb genommen werden.
\n-Durchsatzleistung
\nBei einer Durchsatzleistung von 40 l\/min wurde eine sehr klare Sauberphase erreicht bei gleichzeitig sehr trockenem Feststoffausgetrag, dessen Restfeuchte bei etwa 10% (gesch\u00e4tzt) lag. Bei der angestrebten Durchsatzleistung von 150 l\/min ist zu erwarten, dass durch die verringerte Verweilzeit die Ab-scheideleistung geringer und die Restfeuchte h\u00f6her liegen wird.
\n-Ger\u00e4uschentwicklung
\nDie Ger\u00e4uschentwicklung lag w\u00e4hrend der Versuche bei 83 dB (A) und k\u00f6nnte durch einfache D\u00e4mmma\u00dfnahmen um 3dB gesenkt werden. Ger\u00e4uschmessungen mit dem Cyclo-Getriebe wurden noch nicht durchgef\u00fchrt, es ist aber zu vermuten, da\u00df der Ger\u00e4uschpegel bereits jetzt unter 80 dB liegt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Da w\u00e4hrend der Laufzeit des Vorhabens keine pr\u00e4sentierbaren Ergebnisse erzielt wurden, fand keine \u00f6ffentliche Vorstellung statt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es wurde eine Prototypen-Zentrifuge entwickelt, die es erlaubt, einen KSS von kleinsten Partikeln zu reinigen und den Schlamm mit einer sehr geringen Restfeuchte auszutragen. Dieser Zentrifugentyp sollte eingehender untersucht werden, um so weitere Kenntnisse hinsichtlich Dauereinsatz und Verschlei\u00df zu gewinnen. Zu diesem Zeitpunkt fehlt eine genaue Analyse der erreichbaren Reinheit hinsichtlich des Kl\u00e4rgrades. Durch die Integration von zwei Prozess-Schritten, trennen und trocknen, erscheint der Ein-satz dieses aufwendigen Apparates durchaus wirtschaftlich und \u00f6kologisch sinnvoll zu sein.
\nVersuche mit anderen KSS, wie mineral\u00f6lhaltiger Emulsion und synthetischer L\u00f6sung, stehen zum Abschluss der Projektlaufzeit noch aus. Es l\u00e4sst sich jedoch vermuten, dass die Durchsatzleistung bei kon-stant geringer Restfeuchte sich in einen h\u00f6heren Bereich verschieben wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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