Nachsetzen von wassermischbaren Kühlschmierstoffen
Dosiermengen und Mischungsverhältnis von Öl und Wasser richtig berechnen
Bei Gebrauch eines wassermischbaren Kühlschmierstoffs ändert sich der Ölgehalt und seine Menge. Ursachen sind Verschleppung und Verdunstung. Deshalb ist von Zeit zu Zeit Konzentrat und Trinkwasser nachzudosieren.
GIMAT bietet hierfür Automatisierungslösungen an: Messung der KSS-Konzentration und Dosierung von Wasser und Öl-Konzentrat erfolgen automatisch. Oftmals müssen aber in der Praxis die Messung und Dosierung noch manuell erfolgen. Für ein richtiges Nachsetzen müssen dem Anwender die zuzudosierenden Mengen bekannt sein. Folgende Beispiele geben eine Hilfestellung, wie man die Dosiermengen ermitteln kann.
Hinweis: Hier wird von einer Volumenbetrachtung ausgegangen.
1. Bestimmung der Ist-Konzentration mittels Refraktometer
Bestimmen Sie den Brix-Wert der KSS-Emulsion mit einem Refraktometer. Hier eignet sich das digitale Hand-Refraktometer PAL-102 S von ATAGO, bei dem nach wenigen Sekunden der Messwert als Zahl abgelesen werden kann.
Hinweis: Trinkwasser hat einen Brix-Wert von 0 %. Überprüfen Sie den Nullpunkt Ihres Refraktometers und kalibrieren dieses bei Bedarf vor der Messung.
Multiplizieren Sie den gemessenen Brix-Wert mit dem sog. Refraktometerfaktor Ihres Kühlschmiermittel-Konzentrats. Sie erhalten so die Öl-Konzentration in Volumen-%. Den Refraktometerfaktor erhalten Sie vom Hersteller oder Händler des Schmieröls. Sie können diesen aber auch ganz einfach selbst ermitteln.
2. Berechnung der richtigen Dosiermengen Öl-Konzentrat und Wasser
Im folgenden wird anhand von zwei Beispiele beschrieben, wie man die Dosiermengen für Trinkwasser und Öl-Konzentrat ermitteln kann.
Beispiel 1: Soll-Konzentration Öl und Gesamtmenge KSS-Emulsion vorgegeben
Die Ist-Konzentration einer KSS-Emulsion beträgt 5 %, die Soll-Konzentration beträgt 10 %. Die Ist-Menge im System beträgt 150 Liter, die Soll-Menge jedoch 200 Liter. Insgesamt müssen wir 50 Liter Wasser und Öl nachfüllen. Folgende Fragen sind zu beantworten: Wieviel Öl-Konzentrat wird benötigt, wieviel Wasser?
Frage 1: Wieviel Öl habe ich jetzt im KSS?
Bei der Ausgangsmenge 150 Liter und einer gemessenen Konzentration von 5 % bedeutet das, dass sich bereits 5/100 • 150 Liter, also 7,5 Liter Öl im System befinden.
Hinweis: Das Wort „Prozent“ leitet sich aus dem italienischen „per cento“ ab und bedeutet Hundertstel. D. h. 5 % sind nichts anderes als 5 Hundertstel, also 5/100 oder anders geschrieben 0,05.
Frage 2: Wieviel Öl soll am Ende im System sein?
Wenn am Ende unserer Arbeit bei einem gewünschten Füllvolumen von 200 Liter die Konzentration 10 % betragen soll, bedeutet das, dass im System insgesamt 20 Liter Öl-Konzentrat enthalten sein müssen.
Frage 3: Wieviel Öl ist nachzufüllen?
Es fehlt die Differenz zwischen „vorher“ und „nachher“, also 12,5 Liter.
Frage 4: Wieviel Wasser ist nachzufüllen?
Zwischen der Ist-Menge und der Soll-Menge an KSS-Emulsion besteht eine Differenz von 50 Liter. Wenn wir also 12,5 Liter Öl nachfüllen, fehlen uns noch 37,5 Liter Wasser.
Probe:
Es waren 7,5 Liter Öl im System, wir haben 12,5 Liter nachgefüllt. Es befinden sich somit 20 Liter Öl im Gemisch. Der Rest ist Wasser, wobei wir 37,5 Liter nachgefüllt haben. Die gesamte Menge KSS beträgt am Ende 200 Liter. Bei 20 Liter Öl und 200 Liter KSS-Emulsion beträgt die Volumen-Konzentration 20/200 = 10/100 bzw. 10 %. Also alles ok.
Die hier beschriebene Vorgehensweise kann auch in dem „Spezialfall“ angewendet werden, bei dem die Ist-Konzentration und Soll-Konzentration gleich sind, aber die Füllmenge des KSS-Systems durch Wasserzugabe erhöht werden soll.
Beispiel 2: Nur Soll-Konzentration Öl vorgegeben
Die Ist-Konzentration einer KSS-Emulsion beträgt 5 %, die Soll-Konzentration beträgt 10 %. Die Ist-Menge im System beträgt 150 Liter. Im Gegensatz zu Beispiel 1 soll kein zusätzliches Wasser benötigt werden, um eine Soll-Menge zu erreichen. Folgende Frage ist daher zu beantworten: Wieviel Öl-Konzentrat wird benötigt?
Frage 1: Wieviel Öl habe ich jetzt im KSS?
Bei der Ausgangsmenge 150 Liter und einer gemessenen Konzentration von 5 % bedeutet das, dass sich bereits 5/100 • 150 Liter, also 7,5 Liter Öl im System befinden.
Frage 2: Wieviel Öl muss ich dem KSS zugeben?
Zu den vorhandenen 7,5 Liter Öl müssen wir eine (noch unbekannte) Menge x an Öl zugeben. Die Folge ist, dass sich auch das Volumen an KSS-Emulsion um dieselbe Menge x erhöht.
Für die Konzentration des KSS gilt dann folgende Gleichung:
Öl-Konzentration KSS = (7,5 + x) : (150 + x) = 10 % bzw. 0,1
Diese Gleichung lösen wir schrittweise nach x auf, um den Wert für die gesuchte Menge Öl zu erhalten:
7,5 + x = 0,1 • (150 + x)
7,5 + x = 0,1 • 150 + 0,1 • x
7,5 + x = 15 + 0,1 • x
x – 0,1 • x = 15 – 7,5
0,9 • x = 7,5
x = 7,5 : 0,9 = 8,333333
Wir müssen -auf zwei Nachkommastellen gerundet- 8,33 Liter frisches Öl dem jetzigen KSS zugeben.
Probe:
Es waren 7,5 Liter Öl im System, wir haben 8,33 Liter nachgefüllt. Es befinden sich somit 15,83 Liter Öl im Gemisch. Die gesamte Menge KSS beträgt am Ende 150 + 8,33 = 158,33 Liter. Für die KSS-Emulsion beträgt die Volumen-Konzentration somit -auf zwei Nachkommastellen gerundet- 15,83/158,33 = 0,10 bzw. 10/100 bzw. 10,00 %. Also alles ok.
3. Abschliessend KSS-Konzentration mit Refraktometer überprüfen
Überprüfen Sie am Ende der Nachdosierung die tätsächliche KSS-Konzentration mit einem Refraktometer. Wenn das Ergebnis innerhalb der Toleranz +- 0,1 % von der Soll-Konzentration liegt, dann haben wir top gearbeitet.
