Höchste Zeit für den Systemwechsel

Wolfgang Klingauf

Lange Zeit galten Anschwemmfilter zur Reinigung der Schleiföle bei der Hartmetall-, HSS- und Gussbearbeitung als gesetzt. Es gab keine Alternative zu den aufwendigen Filteranlagen, die sich auf Hilfsfilterstoffe wie Kieselgur und Zellulose stützen. Deren große Verbrauchsmengen, ihre anschließende Entsorgung und die Verschleppung von Öl verursachen jedoch hohe Kosten. Zudem besteht die Gefahr einer gesundheitlichen Beeinträchtigung der Mitarbeiter durch die Faserstoffe.

Doch in den letzten Jahren haben andere Feinstfiltersysteme eine beachtliche Entwicklung vollzogen, wie der Micro-Pur-Filter von Knoll Maschinenbau in Bad Saulgau, der ohne Filterhilfsstoffe auskommt. Stattdessen enthält er rückspülbare Filterpatronen, wie sie aus anderen Bereichen der Ölfiltration bekannt sind. Damit erreicht er eine nominale Filterfeinheit von 1 bis 3 µm, die höchsten Anforderungen gerecht wird. In Kombination mit einem integrierten Abschlammkonzentrator erzielt der Filter eine Restfeuchte im Abschlammgut von bis zu 4% (im HM). Derart „trockene“ Späne lassen sich in der Regel als Wertstoff verkaufen.

„Schon aus wirtschaftlichen Gründen werden rückspülbare Feinstfiltersysteme wie der Micro Pur in naher Zukunft die Anschwemmfilter in der Schleifölreinigung zurückdrängen“, ist sich Karl-Rudolf Vogel, Teamleiter Entwicklung bei Knoll, sicher. „Beim Schleifen von Hartmetall ist das schon geschehen, beim HSS ist dieser Vorgang voll im Gange, und auch bei Gussmaterialien haben wir in kurzer Zeit beachtliche Erfolge erzielt.“

Diese Wachablösung der Filtersysteme hat mehrere Gründe. Der wichtigste ist die Wirtschaftlichkeit, die mit Umweltschutzgedanken Hand in Hand geht. Schon die Anschaffung einer Filteranlage nach dem Anschwemmprinzip ist teurer als die mit rückspülbaren Filterpatronen. Denn das Handling des Filterhilfsstoffs erfordert zusätzliche Peripherie: von der Sackaufgabe, dem automatisierten und geschützten Entleeren der Säcke, dem Erfüllen gesetzlicher Explosionsschutzrichtlinien bis zum Rührwerk zur Fluidisierung des Hilfsmediums. Zusätzlich benötigt die Anlage samt Peripherie eine größere Stellfläche als ein vergleichbares System mit rückspülbaren Filtern.

Doch vor allem bei den Nebenkosten ist ein Anschwemmfilter teuer, da das Hilfsmedium bis zu mehrmals am Tag gewechselt werden muss. Eine solche Filteranlage kann durchaus 5 t Zellulose pro Jahr und Schleifmaschine benötigen. Nun ist es mit dem Kauf des Hilfsmittels nicht getan, es muss auch wieder entsorgt werden. Das heißt, es treten weitere Kosten für die Entsorgung des Schlamms und den Ersatz des verschleppten Öls auf.

Auch verfahrensbedingt weisen Filteranlagen mit Anschwemmfilter Nachteile auf. Zum einen kommt es – vor allem bei Großanlagen – durch die auftretenden Strömungen beim Anschwemmen des Filterhilfsmediums auf mehrere Filterkerzen zu ungleicher Belegung. Anschließend muss sich der Filterkuchen erst durch wachsenden Schmutzbelag verdichten. Bis das geschehen ist, können Mittel- und Grobpartikel, etwa Späne mit bis zu 20 µm Durchmesser und bis zu 300 µm Länge, durch den Filter schlüpfen. Solche Verunreinigungen können bei Maschinen mit ölbasierter Spindelkühlung großen Schaden anrichten.

Daher wird in solchen Fällen ein zusätzlicher Polizeifilter vorgeschaltet, der allerdings wiederum die Kosten erhöht. Erst nach einer gewissen Zeit stellt sich die gewünschte Klärschärfe ein, die dann in der Regel unter (unbestreitbar guten) 2 µm liegt. Ein Wert, den rückspülbare Filter des Herstellers mit intelligenter Regelungstechnik auch erreichen. Der Vorteil des Filters ist dabei eine konstantere Klärschärfe, so dass man keine Polizeifilter zur Spindelkühlung installieren muss. Die Kernbestandteile des Filters sind seine Filterpatronen. Diese Elemente erreichen durch eine sternförmige Faltung eine besonders große Filterfläche mit einer Reinigungsleistung von etwa 60 l/min pro Patrone. In der Regel werden die Patronen paarweise in einem Gehäuse verbaut. So befinden sich im Standardfilter Micro Pur 480 vier Gehäuse, die doppelt bestückt sind. Die Filterpatronen lassen sich einzeln mit Reinöl rückspülen, ohne den Filterprozess zu unterbrechen – eine zentrale Eigenschaft dieses Filters.

Um eine möglichst große Rückspül-Effektivität zu erreichen, setzt der Hersteller dafür eine eigene Spülpumpe ein. Das schlägt sich in einer längeren Standzeit der Filterpatronen und geringeren Wartungskosten nieder. Der Rückspülvorgang dauert pro Filterpatrone weniger als 4 s. Wird bei Anschwemmfiltern eine Regeneration notwendig, ist das mit größerem Aufwand verbunden. Der jeweilige Behälter muss komplett aus dem System genommen werden und für die Zeit des Abspülens sowie Neuanschwemmens Ersatz bereit stehen. Zumindest muss der Reinöltank eine Größe aufweisen, die es erlaubt, während der Regenerationszeit den Reinölbedarf der Maschine zu decken.

Die Bad Saulgauer bieten den Feinstfilter in verschiedenen Leistungsklassen und als Zentralanlagen in frei skalierbaren Größen an. Die kleinste Variante ist der Micro Pur Mini. Dabei handelt es sich um eine fahrbare Filtersäule, die sich für die mobile Reinigung von Maschine zu Maschine fahren lässt, um die Badpflege zu übernehmen. Dieser Filter besitzt jedoch kein Rückspülsystem, sondern eine Einweg-Filterpatrone. Die aktuellen Standardausführungen des Filters beginnen mit dem „60“, der eine rückspülbare Filterpatrone enthält. Entsprechend enthalten die Größen 120, 180, 240, 360, 480 weitere Filterpatronen. Die Zahlenangaben entsprechen der Reinigungsleistung in l/min. Ab 480 l/min setzt man ein modulares Baukastensystem ein. Oft wird der Filter in individuell konfigurierten, zentralen Filteranlagen für ganze Fertigungsbereiche eingesetzt. Die derzeit größte Anlage ist für eine Reinigungsleistung von knapp 13 000 l/min konzipiert. Sie wurde für einen Präzisionswerkzeughersteller entwickelt, der im Endausbau seine Fräserproduktion mit bis zu 200 Hartmetall-Schleifmaschinen anschließen wird.

Bei den großen Anlagen kommt eine weitere Stärke des Filters zum Tragen: Die vom Hersteller entwickelte Steuerung inklusive der benötigten Sensortechnik erlaubt es, einzelne Filtergehäuse ganz nach Bedarf zu- und abzuschalten. Vogel erklärt: „So können wir immer die Filterfläche generieren, die für die anfallende Schmutzlast benötigt wird. Das sorgt für den optimalen Aufbau des Filterkuchens und für eine konstante Klärschärfe.“ Zudem wird jedes Filtergehäuse differenzdrucküberwacht. So lassen sich Fehler am Display der Anlagensteuerung oder auch per Fernwartung am PC erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten.

Der Spezialist für Filter und Pumpen im KSS-Bereich hat in den letzten Jahren bereits viele Micro-Pur-Anlagen für unterschiedliche Einsatzfelder installiert. Den Anfang machte das Schleifen von Hartmetallen. Die hohe Wirtschaftlichkeit der rückspülbaren und dadurch hilfsstofffreien Filtersysteme sorgte für wachsende Verbreitung dieser Technik, so dass sich der Hersteller schon bald der Ölfiltration beim HSS-Schleifen widmete.

Durch modifizierte Filterpatronen des Feinstfilters und der Kombination mit einer Vorfiltration über ein Endlosfilterband, das langfaserige Späne über 20 µm abscheidet, ließen sich auch im HSS-Sektor überragende Ergebnisse erzielen. Die vorabgeschiedenen Späne lassen sich pressen und so weitgehend vom restlichen Öl befreien. Der feine Schlamm, der das Filterband passiert, wird zum Filter gefördert. Der filtert das Öl in den Reintank. Von dort aus wird es zurück an die Maschinen gepumpt. Mittlerweile sind mehrere Produktionsanlagen an solche zentrale Filtersysteme angeschlossen.

Die Filterkonzepte decken seit ein paar Jahren auch das Schleifen von Guss-Materialien ab. Bei diesen Werkstoffen sind nicht die langen Fasern das Problem, sondern Nebenprodukte wie Silizium und Graphit, die für ein schnelles „Zuschmieren“ der Filterfläche sorgen. Doch inzwischen haben sich die zur Verfügung stehenden Filtermedien verbessert. Zusätzlich entwickelte das Unternehmen eine intelligente Prozesstechnik, „dank der sich das Silizium im Filterkuchen binden lässt, so dass es die Filtermatte erst gar nicht erreicht“, erläutert Teamleiter Vogel. „So eröffnet sich ein riesiges Einsparpotenzial gegenüber der Ölreinigung mittels Anschwemmfilter und dem Filterverbrauchsstoff Zellulose.“

Dass die Technik funktioniert, belegt unter anderem ein dreijähriger Feldtest, bei dem ein Filter 480 an einer Maschine fürs Rotorenschleifen eingesetzt wurde. Der Kostenvergleich ergab, dass sich der Betreiber jährlich einen fünfstelligen Euro-Betrag spart. Dieser ergibt sich durch entfallende Verbrauchsmaterialien, minimierten Ölaustrag oder geringere Aufwendungen für den Wechsel von Polizeifilter.

Fachjournalist in Augsburg

Knoll Maschinenbau ist Anbieter von Förder- und Filteranlagen für Späne und Kühlschmierstoffe in der Metallbearbeitung. Mit einem umfassenden Produktprogramm werden Anlagen mit zentralen oder dezentralen Funktionen realisiert.