Projekt 18674/01

Entwicklung einer neuartigen Zentrifuge zum Entfeuchten von Metallspänen

Projektträger

Thomas SpyraIndustrie- und Umwelttechnik
Ameisenbühl 40
71332 Waiblingen
Telefon: 07151/6045950

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Zur Bearbeitung metallischer Werkstücke auf spanabhebenden Werkzeugmaschinen werden Kühlschmierstoffe (KSS) bei ca. 75% aller Industriebetriebe des produzierenden Gewerbes eingesetzt. KSS sind komplexe Gemische aus einer Vielzahl, meist umweltbelastender Komponenten. Ein großer Anteil der KSS (> 60.000 t/a) wird fortlaufend durch die Anhaftung an die bei der Bearbeitung entstehenden Metallspäne ausgetragen. Diese riesigen Mengen anhaftender KSS stellen bei Lagerung und Transport eine latente Gefahr für Boden und Grundwasser dar. Die Späne werden möglichst sortenrein gesammelt und zur Verschrottung gegeben. Zur Trennung von Spänen und KSS werden Zentrifugen verwendet. Die geschleuderten Feststoffe enthalten immer noch einen gewissen Flüssigkeitsanteil ~ 5%, der in einem nachfolgenden Verfahren, z. B. durch Trocknung oder Waschen entfernt werden muss, weil Metallspäne mit einem KSS-Anteil > 1% nicht recycelt werden können.
Zur Anpassung an den jeweiligen Späneanfall soll eine neuartige Zentrifuge in drei Baugrößen (Durchsatz 0,5 t/h, 1 t/h und 2 t/h) entwickelt werden, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnet:
· Beseitigung der an Metallspänen anhaftenden KSS auf eine Restfeuchte < 1%,
· Reinigung der Späne in der Zentrifuge mit getrenntem Auffangen der Reinigungsflüssigkeit,
· Einbau einer zusätzlichen Trocknungseinrichtung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitsstufen (AS):
AS 1 Entwicklungsplanung mit fachlicher und terminlicher Abstimmung;
AS 2 Mechanische Konstruktion der Zentrifuge mit Trommel, Hubboden, Materialeinfüllkonus, Lagerung und Trommelantrieb sowie Antriebe für Hubboden und Materialeinführungskonus;
AS 3 Entwicklung der Steuerung mit Anwendungsprogrammen für die SPS;
AS 4 Detaillierung der Einzelteile;
AS 5 Aufbau eines Prüfstandes um Antrieb und Lagerung der Zentrifugentrommel zu erproben;
AS 6 kompletter Prototyp der neuartigen Zentrifuge mit hydraulischem Antrieb des Hubbodens wird montiert und erprobt;
AS 7 praktische Versuche bei einem Kunden;
AS 8 Fertigstellung der Serienunterlagen, Verbreitung der Entwicklungsergebnisse und Vorlage des Abschlussberichts.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde eine Zentrifuge entwickelt, deren Zentrifugenkorb mit zwei von einander getrennten Sieben ausgestattet ist. Die durch die beiden Siebe abgeschleuderten Medien werden getrennten Abflüssen zugeführt. Die Metallspäne werden mittels eines steuerbaren Hubbodens in Höhe jedes Siebes gehalten. Dadurch kann im unteren Sieb zunächst das KSS abgeschleudert werden. Im darüber befindlichen zweiten Sieb besteht die Möglichkeit, eine Reinigungsflüssigkeit zuzuführen, um die Späne zu waschen. Nach dem Abschleudern dieses Mediums können die Späne durch Heißluft getrocknet werden, ehe sie durch einen weiteren Anstieg des Hubbodens über den Rand der Zentrifugentrommel gehoben und in den Späneauswurf geschleudert werden. Bei Versuchen mit der neuen Zentrifuge wurde bei einem Durchsatz von 7 t nasser Stahlspäne ein Entfeuchtungsgrad von < 3% erreicht. Mit zusätzlicher Reinigung und Trocknung lag die Restfeuchte der Metallspäne unter 0,5%.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bei der Verbreitung der Vorhabensergebnisse ist zu berücksichtigen, dass die großen, metallverarbeitenden Firmen, wie z. B. DaimlerChrysler AG, ZF Friedrichshafen, VW-AG Wolfsburg und Chemnitz, IMS Morat Donaueschingen, GETRAG Getriebe- und Zahnradfabrik GmbH Ludwigsburg und vergleichbare Unternehmen kaum eine einzelne Zentrifuge zur Spänereinigung kaufen. Vielmehr beziehen diese Großfirmen Zentrifugen, abgesehen vom Ersatzbedarf, grundsätzlich als Komponenten innerhalb einer Gesamtanlage für die Späneentsorgung einer Fertigungslinie. Daher ist es außerordentlich wichtig, bei den auftraggebenden Firmen im Lieferantenverzeichnis gelistet zu werden.
Eine neuartige Zentrifuge, Korbdurchmesser 500 mm, konnte bereits im Rahmen einer Komplettanlage, an einen großen PKW-Hersteller verkauft werden. Aufgrund der Vorführungen der neu entwickelten Zentrifuge stehen außerdem weitere Aufträge zur Umrüstung bereits ausgelieferter Zentrifugen bevor.
Als weitere Maßnahmen zur Verbreitung der Vorhabensergebnisse wird eine entsprechende Seite in das Internet gestellt. Ferner sollen die neuen Zentrifugen auf internationalen Messen ausgestellt werden. Dazu gehört vor allem die Werkzeugmaschinenmesse EMO 2003, die vom 21.10. bis 28.10.2003 in Mailand stattfindet.


Fazit

Dem Entwicklungsziel entsprechend wurde eine Zentrifuge entwickelt, deren Zentrifugenkorb mit zwei von einander getrennten Sieben ausgestattet wurde. Die durch die beiden Siebe abgeschleuderten Medien werden getrennten Abflüssen zugeführt. Die Metallspäne werden mittels eines steuerbaren Hubboden in Höhe jedes Siebes gehalten. Dadurch kann im unteren Sieb zunächst das KSS abgeschleudert werden. Im darüber befindlichen zweiten Sieb besteht die Möglichkeit, eine Reinigungsflüssigkeit zuzuführen, um die Späne zu waschen. Nach dem Abschleudern dieses Mediums können die Späne durch Heißluft getrocknet werden, ehe sie durch einen weiteren Anstieg des Hubbodens über den Rand der Zentrifugentrommel gehoben und in den Späneauswurf geschleudert werden. Bei Versuchen mit der neuen Zentrifuge wurde bei einem Durchsatz von 7 t nasser Stahlspäne ein Entfeuchtungsgrad von < 3% erreicht. Mit zusätzlicher Reinigung und Trocknung lag die Restfeuchte sogar unter 0,3%. Bei aus-reichender Verbreitung derart hochwirksamer Zentrifugen, könnten somit in Deutschland (ohne zusätzliche Reinigung) jährlich bis zu 100 000 t KSS zurück gewonnen und wieder in die Fertigung eingeführt werden. Bei Einsatz der Wasch- und Trocknungsmöglichkeit in der Zentrifuge könnte sogar die zusätzliche Spänereinigung in den Hüttenwerken entfallen.

Übersicht

Fördersumme

70.249,46 €

Förderzeitraum

07.09.2001 - 30.06.2003

Internet

www.spyra-umwelttechnik.de

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik