Bei der spanenden Bearbeitung in Werkzeugmaschinen mit bestimmter und unbestimmter Schneidengeometrie unter Einsatz von nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen (KSS) entstehen KSS-Nebel und -dämpfe. Um eine Anreicherung der brennbaren und ggf. explosionsfähigen KSS-Emissionen in der Werkzeugmaschine und in der unmittelbaren Umgebung zu verringern, werden diese mittels Absauganlagen erfasst, abgesaugt und abgeschieden.

Abscheidesysteme für Kühlschmierstoffe

Es gibt verschiedene Arten der Filtrierung für die Kühlschmierstoffabscheidung. Mindestanforderungen für die Wahl des Abscheiders sind:

  • Einhaltung der Reingaswerte über den gesamten Wartungszyklus,
  • geringe Volumenstromschwankung und Einhaltung des Mindestvolumenstromes über den gesamten Wartungszyklus,
  • sichere Einhaltung der Reingaswerte auch bei Spitzen in der Rohgasbelastung,
  • eine sichere Ableitung der abgeschiedenen Flüssigkeiten/Öle muss gewährleistet werden.

Filternde Abscheider

In filternden Abscheidern wird die zu reinigende Abluft durch ein poröses Medium geleitet, in dem die dispergierten Feststoff- oder Aerosolpartikel aufgrund verschiedener Mechanismen zurückgehalten werden.

Unterschieden wird in Oberflächenfilter (siehe VDI 3677 Blatt 1) und Tiefenfilter (siehe VDI 3677 Teil 2).

Elektrostatische Abscheider

Die Wirkungsweise der Elektroabscheider beruht auf dem physikalischen Prinzip der Ablenkung von elektrisch geladenen Partikeln im elektrischen Feld.

Hierbei werden die in dem abgesaugten Trägergas (Luft) enthaltenen festen und/oder flüssigen Teilchen in der Ionisationszone unipolar aufgeladen. Die Abscheidung erfolgt im elektrostatischen Feld an den Platten der nachgeschalteten Abscheidezone.

Weitere Informationen zu Elektroabscheider können der VDI-Richtlinie 3678 Blatt 2 entnommen werden.

Massenkraftabscheider

Bei allen Massenkraftabscheidern werden die Partikel und Aerosole mit Hilfe von Schwerkraft, Trägheitskraft oder Fliehkraft durch gezielte Umlenkung aus dem Gasstrom abgeschieden. Man unterscheidet demnach zwischen Schwerkraftabscheidern, Umlenkabscheidern und Fliehkraftabscheidern.

Zu den gebräuchlichsten Massenkraftabscheidern bei Kühlschmierstoffen zählen i.d.R. als Vorfilter eingesetzte Metallfilter. Sie werden als Vorabscheidersysteme insbesondere bei nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen eingesetzt. Über Massenkraftabscheider informiert auch die VDI 3676.

Auslegungskriterien der Absaugsysteme hinsichtlich Brand- und Explosionsschutz

Generell müssen Anlagen zur Absaugung brennbarer Luftverunreinigungen und explosionsfähiger Gemische aus leitfähigen oder elektrostatisch ableitfähigen Werkstoffen hergestellt und geerdet sein.

Voraussetzung für den Maschinenstart ist eine laufende Absauganlage unter Einhaltung des vom Maschinenhersteller vorgegebenen Mindestvolumenstroms/Abluftstroms (Kontrolle z. B. mittels Druck- oder Strömungswächter). Bei Unterschreitung des erforderlichen Abluftstromes oder bei Störung muss die Maschine außer Betrieb gehen. Eine Verzögerung des Abschaltens ist ggf. bei zentraler Ansteuerung bis Taktende des Bearbeitungsprozesses vorzusehen.

Abb. 32 Druckwächter

Abb. 33 Strömungswächter

Abscheider

  • Der Abscheider sollte so ausgeführt werden, dass sich im Abscheider auf der Rohgasseite keine bewegten Teile oder elektrische Betriebsmittel mit Oberflächentemperaturen über der Zündtemperatur der abgesaugten Ölnebel befinden (zündquellenfreie Bauart).
  • Der Absaugventilator befindet sich auf der Reinluftseite.
  • Die gereinigte Maschinenabluft sollte möglichst ins Freie geführt werden, um die Brandlast in der Halle durch Restemissionen zu minimieren.
  • In Verbindung mit der Werkzeugmaschine ist zu prüfen, ob über das Saugleitungssystem eine Zündquelle in den Ölnebelabscheider übertragen werden kann (z. B. heiße Späne). Ist dies nicht auszuschließen, so muss der Ölnebelabscheider in das Löschkonzept der Werkzeugmaschine mit einbezogen werden.

Absaugleistung

Zum Erreichen eines optimalen Wirkungsgrades sollte die Luft aus einer vollgekapselten Werkzeugmaschine abgesaugt werden. Ein optimaler Luftaustausch innerhalb der Kapselung durch geeignete Zuluftöffnungen sollte ebenfalls gewährleistet sein.

Damit keine KSS-Aerosole und Dämpfe austreten können, ist es notwendig, dass ein ständiger Unterdruck in der Einhausung vorherrscht. Die Luftbewegung muss stets in den Bearbeitungsraum gerichtet sein und nicht umgekehrt. Eine in den Zerspanungsraum gerichtete Luftströmung kann z. B. durch Nebelversuche überprüft werden.

  • Als Richtwert für die Luftströmungsgeschwindigkeit von Gehäuseöffnungen in den Zerspanungsraum gilt 0,1 m/s [VDW 3001 S. 42].
  • Die Absaugleistung muss über eine Drosselklappe oder eine Drehzahlregelung individuell an jeder Absaugstelle einstellbar sein.
  • Abhängig vom Bearbeitungsprozess und vom konstruktiven Aufbau der WZM wird ein Luftwechsel innerhalb des Arbeitsraumes (m³) der WZM von 100 bis 300 pro Stunde empfohlen.
Beispiel:    
  Luftwechsel x Arbeitsraum = Absaugleistung
  300 h-1 Luftwechsel x 1,5 m³ Arbeitsraum = 450 m³/h Absaugleis...

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