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Magnetfilter von Friess

Reinheit ist oberstes Gebot

09.09.2013

Hydraulik: Bei der Fertigung von Hydraulikkomponenten stellt Hawe Hydraulik höchste Anforderungen an Schleifmaschinen und Kühlschmierstoffe. Für einen hohen Reinheitswert des KSS sorgen Magnetfilter von Friess. Sie reduzieren den Eisengehalt um den Faktor 10 und führen so zu besseren Oberflächengüten.

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Nach dem Verlassen der Hydro­­zyklone wird der abgereinigte Kühlschmierstoff durch den Magnetfilter Automag AMFD 12 geleitet. Nach der Filtrationsstufe im Magnetfilter wird der KSS wie vorher auch durch den Wärmetauscher und anschließend in den Reintank geleitet.

Bereits vor über 60 Jahren wurde die Heilmeier und Weinlein, Fabrik für Ölhydraulik GmbH & Co. KG, gegründet. Heute unter dem Namen Hawe Hydraulik SE bekannt, ist das traditionsreiche Unternehmen einer der führenden Hydraulikhersteller in der Branche. Das Thema Umweltmanagement hat bei Hawe Hydraulik seit jeher einen hohen Stellenwert. Im Werk Freising, das seit Mitte 2010 als drittes Werk des Unternehmens ein Umweltzertifikat besitzt, werden höchste Ansprüche nicht nur an die eingesetzten Werkzeugmaschinen, sondern auch an die Kühlschmierstoffe gesetzt. So werden Maschinen mit energieeffizienter Hydraulik aus dem eigenen Haus ausgestattet und die KSS entsprechend gereinigt und wiederaufbereitet.

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Stark verunreinigte Rückspülflüssigkeit aus dem Magnetfilter Automag
AMFD 12. Dies zeigt die hohe Wirksamkeit des Magnetfilters trotz der sehr
guten Reinigung des Kühlschmierstoffes durch die Hydrozyklone.

Mit insgesamt 20 Schleifmaschinen namhafter Hersteller ist der Bereich Feinbearbeitung im Werk Freising gut gerüstet und liefert Top-Ergebnisse in punkto Oberflächenqualität der gefertigten Hydraulikkomponenten.

Die Schleifmaschinen werden von einer zentralen Filteranlage mit 600 l Kühlschmierstoff pro Minute versorgt. Die Reinheit des Kühlschmierstoffs ist aufgrund der eingesetzten hochwertigen Filteranlage sehr gut. Der Kühlschmierstoff wird von Hebestationen von den Schleifmaschinen zur Reinigungsanlage gepumpt. Zur Vorreinigung ist eine Magnetwalze eingesetzt. Für die Entfernung der Feinstspäne sind Hydrozyklone eingesetzt. Der gereinigte Kühlschmierstoff in den Hydrozyklonen fließt über einen Wärmetauscher in den Reintank. Von dort wird der Kühlschmierstoff wieder zurück zu den Schleifmaschinen gepumpt.

Meine Meinung

„Nicht nur sauber, sondern absolut rein“ – so lautet das Motto bei Hawe Hydraulik bezüglich der Aufbereitung der Kühlschmierstoffe. Das Unternehmen zeigt einmal mehr, wie sich Umweltmanagement in der Praxis topp umsetzen lässt. Chapeau! Das Lösungskonzept von Friess ist vorbildlich und zeigt, wie mit geringstem Energieeinsatz Kühlschmierstoffe nachhaltig gereinigt werden können.
Jürgen Gutmayr, Redaktion fertigung

Prozess auf den Prüfstand gestellt
Grundsätzlich war man bei Hawe Hydraulik mit der Leistung der Reinigungsanlage zufrieden. Jedoch stellte man den Prozess vor etwa zwei Jahren auf den Prüfstand und wollte durch eine noch bessere Reinigung des Kühlschmierstoffs und die Entfernung von Schmutzpartikeln bis etwa 1 µm den Fertigungsprozess optimieren. Ziel war, eine bessere Oberflächenqualität, geringere Schmutzablagerung in den Maschinen sowie weniger Schmutzablagerungen im Reintank zu erreichen.

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Der kompakte Magnetfilter Micromag entfernt eisenhaltige Schmutzpartikel.

„Wir suchten nach einer Reinigungstechnik, die zusätzlich zu den Hydrozyklonen arbeitet und kleinere Partikel aus dem Kühlschmierstoff entfernt, ohne dass hohe Kosten für Energie oder Verbrauchsmaterial anfallen“, erklärt Björn Kunze, Produktionsplanung Feinbearbeitung bei Hawe Hydraulik. In der Phase der Entscheidungsfindung wurden verschiedene Lösungsansätze diskutiert. So stand im ersten Schritt der Einsatz einer Zentrifuge zur Debatte. Sie bietet die Möglichkeit, auch deutlich kleinere Partikel aus dem Kühlschmierstoff zu entfernen. Da bei Hawe Hydraulik überwiegend Stahl bearbeitet wird und das spezifische Gewicht des Stahls etwa 7,8-fach höher ist als das spezifische Gewicht des Kühlschmierstoffs, bietet eine Zentrifuge hervorragende Möglichkeiten, kleinere Schmutzpartikel ohne Einsatz von Verbrauchsmaterial aus dem Kühlschmierstoff zu entfernen.

Hohe Energiekosten mit Zentrifuge
Aufgrund der zu erwartenden Energiekosten für den Zentrifugenantrieb im Dauerbetrieb und der erforderlichen, regelmäßigen Reinigung der Zentrifuge entschied man sich jedoch gegen den Einsatz. Darüber hinaus befürchtete man, dass es bei nicht hundertprozentiger Einstellung der Zentrifuge zum Ausmagern des Kühlschmierstoffs kommen könnte. Um die erforderliche Prozesssicherheit zuverlässig zu gewährleisten, muss eine Veränderung der Zusammensetzung des Kühlschmierstoffs absolut ausgeschlossen sein.

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Ernst-Walter Betz (links),
Außendienstmitarbeiter Friess GmbH, und Björn Kunze, Produktionsplaner Feinbearbeitung und Kühlschmierstoffbeauf­tragter im Werk Freising.

Da in der vorhandenen Kühlschmierstoffaufbereitungsanlage bereits eine Magnetwalze eingesetzt wird, erwartete man von einem zusätzlichen Magnetfilter keine weitere Besserung. Bei ersten Tests mit einem Versuchsmagnet war jedoch deutlich erkennbar, dass die von Friess eingesetzten

Magnetfilterstäbe auch noch auf der Reinseite Schmutzpartikel aus dem Kühlschmierstoff entfernen können. Darüber hinaus arbeiten die von Friess angebotenen Magnetfilter ohne Fremdenergie und sind in wartungsfreier, selbstreinigender Ausführung verfügbar. Da der vollautomatisch arbeitende Magnetfilter Typ Automag AMFD 12 alle Anforderungen erfüllte, entschied man sich für einen Test mit diesem Magnetfiltersystem.

Optimal dimensioniertes System
Ernst-Walter Betz, Außendienstmitarbeiter bei Friess, hatte eine entsprechende Lösung konzipiert. Um möglichst wenig in die bestehende Anlagensubstanz einzugreifen und um nachzuweisen, dass durch ein richtig dimensioniertes Magnetfiltersystem der Reinheitsgrad des Kühlschmierstoffs deutlich verbessert werden konnte, wurde das Magnetfiltersystem in die vorhandene Leitung zwischen Hydrozyklon und Wärmetauscher eingebaut. Der Kühlschmierstoff wird wie bisher über die Magnetwalze vorgereinigt.

Auf einen Blick

Automag Magnetfilter im Detail
Der Magnetfilter Automag von Eclipse Magnetics verwendet leistungsstarke Magnetmaterialien aus seltenen Erden. Die vollautomatische, selbstreinigende Einheit entfernt effektiv alle magnetischen Partikel aus Kühlschmierstoffen und -ölen. Der Filter kommt im Gegensatz zu Patronen- und Beutelfiltern ohne Verbrauchsmaterialien aus und benötigt für den Betrieb nur eine geringe Menge Druckluft. Das einzige bewegliche Teil im Automag-Filtersystem ist der Magnetkern. Da sich diese Magnetkerne in Edelstahlrohren befinden, kommt die Flüssigkeit mit keinerlei beweglichenTeilen in Berührung.

Ohne messbaren Druckverlust
In der zweiten Stufe wird der Kühlschmierstoff über die Hydrozyklone abgereinigt. Nach dem Verlassen der Hydrozyklone wird der Kühlschmierstoff durch den Magnetfilter Typ Automag AMFD 12 geleitet. Nach der Filtrationsstufe im Magnetfilter wird der Kühlschmierstoff wie bisher durch den Wärmetauscher und von dort in den Reintank geleitet.

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Reinigen des Micromag: Die
eisenhaltigen Partikel haften am Magneten und können problemlos abgestreift werden.

Augrund der besonderen Konstruktion des Magnetfilters ist kein messbarer Druckverlust in der Leitung vorhanden, und die vorhandenen Pumpen können ohne Änderung benutzt werden. Lediglich die Leitungsführung musste umgebaut werden. Während der Versuche war der Magnetfilter für etwa 15 min in Arbeitsposition. Nach Ablauf der 15-minütigen Reinigungsphase wird für zirka 10 s der Schmutz aus dem Magnetfiltersystem ausgespült.

Aufgrund des kurzen Rückspülprozesses ist die Versorgung der Maschinen bei allen Betriebszuständen der Anlage sichergestellt. Die Rückspülflüssigkeit wird in einem rund 200 l fassenden trichterförmigen Behälter aufgefangen und fließt während der normalen 15-minütigen Filtrationsphase langsam kontrolliert über die vorhandene Magnetwalze. Die in der Rückspülflüssigkeit hochkonzentrierten Metallpartikel werden durch die Magnetwalze ausgetragen, und die Rückspülflüssigkeit wird weiter verwendet. Aufgrund dieses Arbeitsprinzips arbeitet der Magnetfilter absolut verbrauchsmaterialfrei, und es wird keinerlei zusätzliche Energie benötigt. „Lediglich während des Rückspülprozesses wird etwas Druckluft benötigt, um die Magnetfilterstäbe aus der Filterkammer zu ziehen“, erklärt Betz. Nach Beendigung des Rückspülprozesses werden die Magnetfilterstäbe mittels Druckluft wieder in die Filterkammer eingefahren.

Bei ersten Messungen konnte festgestellt werden, dass der Eisengehalt in dem Kühlschmierstoff von etwa 170 mg/l auf 17 mg/l bis 24 mg/l reduziert werden konnte. Bei den Rückspülvorgängen ließ sich zudem beobachten, dass die Rückspülflüssigkeit extrem stark verschmutzt war. Dies zeigt deutlich die Wirksamkeit des Magnetfilters trotz sehr guter Reinigung des Kühlschmierstoffs durch Hydrozyklone.

Entfernung der Feinstpartikel
Insbesondere die Feinstpartikel werden durch den Magnetfilter zuverlässig aus dem Kühlschmierstoff entfernt. Auch an den Maschinen wurden die Schmutznester, die sich zuvor durch abgesetzte Späne gebildet hatten, komplett entfernt. Das Erscheinungsbild der Maschinen ist nun deutlich sauberer.

„Die Auswirkung auf die Oberflächenqualität und die Fertigungspräzision werden zurzeit noch untersucht, sind aber bereits erkennbar besser“, wie Kunze abschließend erklärt, „Und der Reinheitsgrad des Kühlschmierstoffs im Reintank ist auch deutlich besser geworden.“


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