Wpływ chłodziwa na zdrowie operatora obrabiarek , separatory mgły olejowej

            W trakcie realizacji procesów wytwórczych powstaje wiele niekorzystnych zjawisk takich jak wydzielanie się nadmiaru ciepła, niekorzystnych zapachów, dymów oraz wiórów.

Jednym z bardzo niekorzystnych zjawisk procesu wytwórczego jest mgła olejowa. Jest to zjawisko w wyniku którego dochodzi do zanieczyszczenia powietrza mieszaniną wody  i oleju maszynowego, hydraulicznego lub smarnego. Mgła olejowa są to drobne cząsteczki oleju o wielkości od 0,1 do ponad 10 mikronów (μ) unoszące się w powietrzu. Koncentracja mgły olejowej wyrażona jest mg/m3.

Główne przyczyny powstawania mgły olejowej:

- wysoka prędkość obrotowa elementów wirujących w procesie obróbki ( uchwyt, obrabiany detal i narzędzia),

- rozdrabnianie chłodziwa pod ciśnieniem na skutek uderzeń o elementy obrabiarki oraz osłony przestrzeni roboczej,

- temperatura wytwarzana w procesie obróbki,

- wykorzystywanie w procesie obróbczym układu chłodzenia mgłą.

Chłodziwo do obrabiarek szkodliwość.

    Zjawiska takie powodują bardzo szkodliwe warunki pracy dla ludzi , dla żywotności obrabiarek oraz stanowią duże zagrożenie pożarowe. Mgła olejowa osadzając się wokół obrabiarki na urządzeniach produkcyjnych oraz obwodach elektronicznych maszyn może prowadzić do wymuszenia przerwania produkcji a także wypadków przy pracy. Podstawowym zagrożeniem dla ludzi pracujących w środowisku zanieczyszczonym mgłą olejową jest wdychanie cząsteczek oleju o rozmiarach (0,3-3,5  μ) i osadzanie się mikrokropel w drogach oddechowych i płucach co niestety może prowadzić do chorób które są zazwyczaj związane z trwałymi trudnościami z oddychaniem. Większe cząsteczki są blokowane przez naturalne filtry naszego organizmu a mniejsze  o rozmiarach poniżej 0,3 μsą wydalane z płuc. W przypadku niektórych osób mających uczulenie na chłodziwo CNC  drobne cząsteczki oleju mogą prowadzić do pojawienia się problemów skórnych, takich jak trądzik, wysypka. Mogą też powodować podrażnienia oczu, utratę koncentracji oraz bóle głowy.

Metody filtrowania mgły olejowej

   Zapewnienie odpowiednio czystego środowiska pracy jest zdefiniowane prawnie i wymagane w wielu krajach. W Wielkiej Brytanii normy COSHH (Kontrola Substancji Zagrażających Zdrowiu) zawarte w ustawie Bezpieczeństwo i Higiena w Pracy wyszczególniają granice wystawiania na działanie cząsteczek do 5 mg/m3. Stosowanie skutecznych metod filtrowania mgły olejowej gwarantuje odpowiedni poziom zabezpieczenia obsługi maszyn przed jej szkodliwym wpływem.

1. Najprostszą metodą usuwania mgły olejowej z przestrzeni roboczej obrabiarki jest wentylacja naturalna . Jest to najprostszy sposób kontroli stężenia mgły olejowej polegający na usuwaniu mgły na zewnątrz pomieszczeń z wykorzystaniem otworów okiennych i drzwiowych.  

Wady takiego rozwiązania :

-          Narażenie środowiskowe – nieprzestrzegane są przepisy o usuwaniu zanieczyszczeń do atmosfery.

-          Brak wywiewu miejscowego – otwarcie drzwi i okien nie zapewnia, że mgła olejowa zostanie usunięta na zewnątrz pomieszczenia. Podobnie wydajność wentylatorów sufitowych lub ściennych nie daje gwarancji usunięcia mgły z dużych pomieszczeń. Powolna cyrkulacja mgły olejowej po całym pomieszczeniu produkcyjny  powoduje ich osiadanie na powierzchniach z dala od miejsca powstawania mgły  – stają się one  śliskie i zabrudzone.  

2. Systemy centralnego usuwania zanieczyszczeń  są z reguły dużych rozmiarów, montowane na stałe i mocowane bezpośrednio do wentylatorów i urządzeń zbiorczych.   

Wady centralnego systemu usuwania zanieczyszczeń :

-          Mała elastyczność    – jeśli jeden element system ulegnie uszkodzeniu wszystkie obrabiarki, które z niego korzystają zostają pozbawione układu filtracji.

  -          Koszt – zwykle koszty takich systemów są znaczne. Konieczność stosowania dużych wyciągów z dużym wydatkiem powietrza.

  -          Zagrożenie pożarowe – długie drogi transportowe oleju są potencjalnymi ścieżkami przenoszenia ognia.

  -          Wymagania przestrzenne – z reguły systemy centralne zabierają odpowiednio dużą przestrzeń, która nie może być wykorzystana do celów bezpośrednio produkcyjnych.

3.Układy filtracyjne (filtry do chłodziwa ) zwykle składają się z wentylatora, który przepompowuje zanieczyszczone powietrze przez zespół filtrów wielokrotnych o zróżnicowanej skuteczności.

Wady układów filtracyjnych :

 -          Zmniejszony przepływ powietrza – osiadanie cząsteczek chłodziwa i oleju na wykładzinach filtra powoduje jego zatykanie. Następuje zmniejszenie strumienia powietrza z możliwością jego przepływu w odwrotnym kierunku.

  -          Wysokie koszty utrzymania – niektóre typy filtrów oczyszczania wstępnego mogą być myte. Filtry o większej skuteczności muszą być po zabrudzeniu wymieniane na nowe. Faktycznie systemy tego typu tańsze przy zakupie, stają się coraz bardziej droższe wraz    z ich użytkowaniem. Ważnym udziałem w kosztach utrzymania są również koszty utylizacji zużytych filtrów, wykładzin itp.

4. Systemy z filtrami elektrostatycznymi składają się z wentylatorów do przenoszenia cząstek mgły i dymu do jonizatora, w którym zostają one naładowane dodatnio. Następnie cząsteczki zanieczyszczeń omijają kilka naładowanych dodatnio lub uziemionych płyt, gdzie odpychane od płyt naładowanych dodatnio osiadają na płytach uziemionych.  

Wady filtrów elektrostatycznych:

-          Skuteczność – filtry elektrostatyczne posiadają wysoką skuteczność do momentu zabrudzenia płyt.

  -          Zagrożenie zdrowia – po zabrudzeniu płyty filtra może dochodzić do wyładowań ładunkowych prowadzących do powstawania rakotwórczego ozonu.

  -          Koszty utrzymania – w celu zachowania odpowiedniej skuteczności komórki filtrów muszą być odpowiednio często czyszczone. Na czas mycia płyt filtra cały system musi być wyłączony. Po myciu powstają odpady, których utylizacja również jest kosztowna.

  -          Niezawodność – układy filtrów elektrostatycznych wymagają zastosowania odpowiednio niezawodnych systemów zasilania.

 5. Systemy odśrodkowe (filtry odśrodkowe ), których działanie filtracyjne polega na wykorzystaniu mechanicznie generowanej siły odśrodkowej, zostały opracowane specjalnie jako odpowiedź na problemy powstający przy stosowaniu innych metod.   W procesie filtrowania odśrodkowego do stworzenia odpowiednich warunków zassania mgły wykorzystywany jest szybkoobrotowy bęben. Cząsteczki mgły olejowej wciągane są do bębna, w którym łączą się w krople po czym są usuwane na zewnątrz. Proces filtracji zależy od prędkości obrotowej bębna a jego skuteczność pozostaje w trakcie użytkowania bez zmian.  

Wady filtrów odśrodkowych:

-          Wibracje w trakcie pracy filtr –  zwiększenie prędkości obrotowej powoduje przenoszenie wibracji poprzez łożyska na korpus bębna. Zastosowane systemy antywibracyjne wymagają stałego nadzoru i w zależności od warunków pracy częstej wymiany

  -         Układy pseudo odśrodkowe – układy tego typu wyglądające jak systemy odśrodkowe są w rzeczywistości układami filtracyjnymi z wszelkimi wadami takich systemów.  

-         Wysokie koszty eksploatacji – niektóre układy nazywane „podwójnie odśrodkowymi” są trudne i kosztowne w utrzymaniu.  

Wysokowydajne dwustopniowe separatory mgły olejowej typu LG 

Cechy dwustopniowego separatora mgły olejowej  (emulsyjnej) typu LG

1.  Łatwa instalacja, oszczędność miejsca

 Szybki i prosty montaż separatora z wykorzystaniem technologicznego otworu w obudowie obrabiarki , brak skomplikowanych części do montażu. Główny korpus separatora można obracać o 360 stopni, dzięki czemu wykorzystanie przestrzeni jest bardzo elastyczne. Dzięki niskim wibracjom separator oleju można ustawić bezpośrednio na obrabiarce bez żadnych dodatkowych elementów montażowych typu wspornik, kolumna .

2.Niska częstotliwość wibracji, bez wpływu na żywotność silnika głównego

Pionowy układ silnika głównego separatora wykorzystujący zasadę aerodynamiki sprawia zanik szkodliwych wibracji separatora  podczas pracy . Pracujący separator oleju nie ma wpływu na indukcyjny silnik główny  IP54F .

3. Bardzo szczelny układ całego systemu. Gwarantowany brak zanieczyszczeń 

Zastosowanie specjalnych uszczelnień, odpornych na działanie oleju w punktach połączeń, eliminuje wycieki oleju i innych zanieczyszczeń. Brak elementów wirujących w urządzeniu sprawia iż nie ma potrzeby stosowania olejów smarnych . 

4. Niski poziom hałasu

Napęd separatora  bezpośrednio przez cichy silnik LG. Opływowy kształt zaprojektowanej ściany wewnętrznej urządzenia w znaczny sposób zmniejsza opór powietrza zapewniając  niski poziom hałasu.

5. Sztywne i trwałe

 Korpus i wirnik wykonane są ze stopu aluminium. Gdy do separatora dostaną się wióry żelaza i inne ciała obce, zostają natychmiast wyrzucone z przestrzeni separującej olej bez uszkodzenia korpusu . 

6. Skuteczne filtrowanie, mniejsze zużycie energii

Wysoka prędkość przepływu (15m3/min) szybko usuwa mgłę olejową z przestrzeni obróbczej obrabiarki. Pierwszy filtr dwustopniowego systemu filtracji wykonany ze stali nierdzewnej (pierwszy stopień) filtruje większość mgły olejowej. Pozostała mgła olejowa koaguluje wewnątrz kolektora separującego (działanie filtra drugiego stopnia) wytrącając pozostałe cząsteczki oleju . Oczyszczona dwustopniowo mgła olejowa jako czyste powietrze wyrzucana jest na zewnątrz separatora poprzez włókninę filtracyjną która usuwa resztki zanieczyszczeń a odseparowany olej spływa poza separator przez otwory zwracania oleju A i B . Aby zachować wysoką wydajność pracy, można zainstalować dodatkową rurkę na wylocie oleju.

7. Wysoka wydajność 

Separator mgły olejowej typu LG w zależności od poziomu zanieczyszczenia przestrzeni roboczej mgłą olejową może zebrać około 0,5 ~ 1 litra oleju w ciągu 24 godzin pracy obrabiarki .

8. Tania i łatwa konserwacja

Separator mgły olejowej  typu LG jest niezawodny i bardzo tani w eksploatacji, prawie nie wymaga żadnych napraw ani konserwacji . Filtr siatkowy pierwszego stopnia filtracji wystarczy okresowo oczyścić ze stałych zanieczyszczeń i umyć w nafcie . Okresowej wymianie podlega jedyne filtr wykonany z włókniny filtracyjnej.  

Zasady doboru rozmiaru  separatora mgły olejowej 

 We wszystkich przypadkach stosowania filtrów celem jest przechwycenie mgły olejowej wewnątrz obudowy obrabiarki lub w przypadku obrabiarek bez obudowy jak najbliżej źródła jej powstawania. Parametrem charakteryzującym rozmiar separatora jest wielkość przepływu powietrza wyrażona w m3/min.

  Obrabiarki z zabudowaną przestrzenią roboczą

  Obrabiarki z pełnym osłonami i dostępem przez otwierane drzwi.  Bez względu na rodzaj stosowanego chłodziwa do obróbki skrawaniem czystego lub rozpuszczalnego celem jest jak najszybsze usunięcie mgły z wnętrza obudowy obrabiarki.

Poniższy wzór służy do dobrania odpowiedniego rozmiaru separatora:

Przepływ powietrza separatora (m3/min)= Kubatura wewnętrzna obrabiarki (m3) X 360  

Kubatura wewnętrzna stanowi wolną przestrzeń zajmowaną przez powietrze ograniczoną wymiarami: Długość x Szerokość x Wysokość obudowy i powierzchnią zajmowaną przez oprzyrządowanie.   Mnożnik 360 określa ilość wymian powietrza w obudowie w ciągu godziny. W przypadku ciężkiej mgły olejowej wartość mnożnika może zostać zwiększona nawet do 600.  

      Uwaga : W przypadku obrabiarek z obudowami otwartymi od góry obliczenia należy wykonywać tak samo jak przypadku stosowania pełnych obudów.  

  Obrabiarki otwarte

W tym przypadku celem jest przechwycenie mgły olejowej jak najbliżej źródła. Z reguły do tego stosowane są ssawki typu „rybi ogon”.   Odpowiednie umiejscowienie ssawek w stosunku do źródła mgły jest ważne ze względu na fakt, że odległość ssawki od źródła określa ilość i prędkość powietrza niezbędną do przechwycenia mgły do środka ssawki. Niezbędna wartość prędkości powietrza potrzebna do przechwycenia mgły wynosi 30-45 m/min.   Ponieważ wydatek (przepływ) powietrza urządzeń LG l jest stały, a jednocześnie ssawki posiadają znormalizowane wymiary, zmienną pozostaje odległość ssawki od źródła mgły, która w miarę możliwości powinna być jak najmniejsza .