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Wave205 - Vakuumdestillationsanlage zur Trennung von Öl-Wasser-Emulsion
Motivation:
In der Metallbearbeitung wird zum Kühlen und Schmieren der Werkzeuge, wie auch für den Abtransport von Spänen und anderen Kleinteilen bei den zu fertigenden Werkstücken, ein Öl-Wasser-Gemisch, genannt Emulsion, eingesetzt.
Durchschnittlich ist der Öl-Anteil in der Emulsion 4 – 10%, je nach Anwendung und Industriezweig.
Das Kühlen und Schmieren der Werkzeuge erhöht nicht nur deren Lebensdauer sondern auch die Produktionsgenauigkeit bei den Werkstücken, wodurch geringere Toleranzen möglich werden.
Unterschieden wird dabei zwischen nichtwassermischbaren und wassermischbaren Kühlschmierstoffen.
- Beim Erstgenannten trennen sich die Schmierstoffe und das Wasser aufgrund unterschiedlicher Dichten mit der Zeit wieder von selbst voneinander.
- Bei den wassergemischten Kühlschmierstoffen werden zusätzliche Additive, wie Emulgatoren dem Öl zugesetzt, welche die polare Oberfläche des Wassers mit der unpolaren Oberfläche des Öls verbinden, sodass sich das Öl nicht mehr vom Wasser trennen kann.
Der Öl-Anteil der Emulsion kann altern und seine positiven Eigenschaften verlieren. Ausserdem bietet die Emulsion einen Nährboden für Pilze und andere Mikroben, welche die Qualität der Emulsion laufend vermindern.
Aus den genannten Gründen muss die alternde Emulsion in den Betrieben aufwändig gereinigt, bzw. reingehalten werden und laufend durch neue, frische Emulsion ausgetauscht werden.
Unternehmen, welche nur geringe Mengen an Emulsion benötigen, müssen die Altemulsion teuer von Entsorgungsunternehmen abholen und recyceln lassen. Bei den dabei entstehenden Kosten ist meist das Gewicht und nicht die Konzentration der Emulsion ausschlaggebend.
Grössere Unternehmen können eigene Destillationsanlagen unterhalten, um die Emulsion vor der Entsorgung bereits etwas einzudicken, sprich überschüssiges Wasser abzudampfen. Dieses kann, sofern die Schadstoffgrenzen des Bundes eingehalten werden, über die Kanalisation entsorgt werden.
Kleinere und mittlere Unternehmen ohne grosses Budget haben ebenfalls das Bedürfnis die anfallende Altemulsion selbst aufzutrennen und möglichst weit auf zu konzentrieren, um die Entsorgungskosten einzusparen. Das Unternehmen Adlos AG möchte für diese Unternehmen eine eigene platzsparende und preisgünstige Alternative zu den grossen Vakuumdestillationsanlagen anbieten.
Projektziele:
Masterarbeit: Im Rahmen einer ersten Masterarbeit im Jahr 2013 / 2014 wurde von Andres Heldstab ein erster Prototyp einer Vakuumdestillationsanlage aufgebaut, um zum einen die Machbarkeit der Idee zu zeigen und zum anderen um das Erfolgspotential der Anlage abzuschätzen zu können (siehe Foto 1. Prototyp).
Semesterarbeit: Diese Masterarbeit wurde nun im Rahmen einer weiteren Semesterarbeit von Elias Büchel weitergeführt. Dabei wurden die Verbesserungspotentiale, welche beim ersten Prototyp ersichtlich wurden, aktiv angegangen und der Aufbau weiter optimiert. Das Ziel der Semesterarbeit bestand darin den ersten Prototypen einen Schritt näher zur Serienreife zu bringen (siehe Fotos 2. und 3. Prototyp, und Wave an Ausstellung).
Wegen der geringen zur Verfügung stehenden Zeit und der grösse des Projekts wurde Elias Büchel in den ersten Monaten des Projektverlaufs von Raffael Corrodi unterstützt (siehe Projektverlauf Wave).
Projektpartner:
Foto: Klimastiftung Schweiz
Ingenieurin Anne Liebold (NTB)
Foto: Klimastiftung Schweiz
Foto: Klimastiftung Schweiz
Projektleiter Ruedi Hug (Ledstein)
Foto: Klimastiftung Schweiz
Foto: Klimastiftung Schweiz
Institustleiter IES Stefan Bertsch (NTB) und Thomas Vogt CEO Adlos (Adlos)
Foto: Klimastiftung Schweiz