DGUV Regel 109-003 - Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen

Online-Shop für Schriften

Jetzt bei uns im Shop bestellen

Jetzt bestellen

Abschnitt 6.3.3 - 6.3.3 Verringerung von Kühlschmierstoff-Emissionen

Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, dass unter Berücksichtigung von Fertigungsverfahren, Kühlschmierstoffen und Einsatzbedingungen Sicherheitsmaßnahmen nach dem Stand der Technik getroffen werden.

6.3.3.1
Abgestuftes Konzept der Schutzmaßnahmen

Bei Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen gibt es umfangreiche technische Möglichkeiten zur Emissionsminderung. Es ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig, sämtliche technischen Möglichkeiten auszuschöpfen, um ein ausreichendes Schutzniveau zu erhalten. Die möglichen Schutzmaßnahmen für Kühlschmierstoffe nach dem "Abgestuften Konzept" sind im Folgenden dargestellt.

6.3.3.2
Basismaßnahmen

Vielfach insbesondere bei emissionsarmen Bearbeitungsverfahren und geringer Maschinendichte im Arbeitsbereich sind die in Anhang 8 aufgeführten Basismaßnahmen ausreichend, um das Schutzziel zu erreichen.

Die Basismaßnahmen sind in jedem Fall anzuwenden.

6.3.3.3
Lufttechnische Maßnahmen

Reichen die grundsätzlich durchzuführenden Basismaßnahmen nicht aus, um eine ausreichende Luftqualität am Arbeitsplatz zu erreichen, sind folgende lufttechnische Maßnahmen erforderlich:

  • Erfassung und Abscheidung von Kühlschmierstoffemissionen (Erfassungseinrichtungen, z.B. Einhausungen, Abscheider, filternde Abscheider, Absauganlagen)

  • Raumlüftung (Raumlufttechnische (RLT-) Anlagen).

Eine Skizze mit idealen lufttechnischen Verhältnissen ist in Anhang 9 und u.a. in der VDI 2262 Blatt 3 und der VDI 3802 sowie in der Regel "Arbeitsplatzlüftung ? Lufttechnische Maßnahmen" (BGR 121)" beschrieben.

6.3.3.4
Erfassung von Kühlschmierstoff-Emissionen

Erfassungseinrichtungen können als offene Systeme, halboffene Systeme oder geschlossene Systeme (Absaughauben, Einhausung, Kapselung) ausgeführt werden. Der notwendige Erfassungsluft-Volumenstrom wird umso höher, je offener das Erfassungssystem ausgeführt ist. Bei der Erfassung der Emissionen müssen alle Emissionsquellen (z.B. Austragstelle für die Späne, Spänebehälter, offene Kühlschmierstoff-Vorratsbehälter bei einzeln versorgten Maschinen) einbezogen werden. Der Erfassungsluft-Volumenstrom muss auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden. Bearbeitungsmaschinen mit kleinerem Bearbeitungsraum werden mit einem geringeren Volumenstrom abgesaugt als Maschinen mit einem größeren Raumvolumen. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass nur die an die Umgebungsluft abgegebenen KSS-Emissionen abgesaugt werden und dass der KSS in der Bearbeitungsmaschine verbleibt.

Die Luftgeschwindigkeit im Erfassungsquerschnitt (häufig die Ansaugöffnung) in der Maschine muss bei gekapselten Maschinen deutlich geringer sein als die Transportgeschwindigkeit von 12 m/s bis 15 m/s in den nach geschalteten Rohrleitungen, weil der KSS nicht in das Rohrleitungssystem eingesaugt werden soll. Eine Verringerung der Luftgeschwindigkeit im Erfassungsquerschnitt kann durch Erweiterung des Erfassungsquerschnittes (z.B. Anschluss mehrerer Ansaugöffnungen) erreicht werden. Vor der Ansaugöffnung sind Prallbleche oder Tropfenabscheider anzubringen.

Die Rohrleitung hinter dem Ansauganschluss ist, sofern möglich, vertikal zu montieren, damit sich keine kondensierten Kühlschmierstoffe ablagern können. Horizontal verlegte Rohrleitungen sind mit Gefälle zu montieren, damit der KSS ablaufen kann. An Tiefpunkten müssen Ablauföffnungen in geschlossene Behälter vorhanden sein.

Eine derartige Erfassung hat den Vorteil, dass nicht zu viel KSS abgesaugt wird und damit verloren geht, dass KSS-Ablagerungen in den Rohrleitungen minimiert werden und dass die Rohluftkonzentration (KSS-Konzentration in der Absaugluft) nicht zu groß und dadurch der Abscheider überfrachtet wird.

Hinweise zur Auslegung von Erfassungseinrichtungen sind in der Richtlinie VDI 2262 Blatt 4 "Erfassen luftfremder Stoffe" und VDI 3802 Blatt 2 (E) "Absaugung luftfremder Stoffe an materialabtragenden Werkzeugmaschinen" enthalten. Der bei gekapselten Maschinen notwendige Erfassungsluft-Volumenstrom kann überschlägig nach der Geschwindigkeitsmethode der Richtlinie ermittelt werden. Sind genauere Werte notwendig ist eine Strömungssimulation sinnvoll.

Beim Einsatz nicht wassermischbarer KSS besteht erhöhte Brandgefahr. Bei Zentral- oder Gruppenabsauganlagen mit verzweigten Rohrleitungssystemen ist es ratsam, Rohrnetze aus längs geschweißten Stahlrohren und öldichten Flanschverbindungen zu verwenden.

6.3.3.5
Abscheidetechnik

Die abgesaugte Luft wird vorwiegend folgenden Abscheidern zugeführt.

ZentrifugalabscheiderVDI 3676:1999-10
Massenkraftabscheider
Filternde AbscheiderVDI 3677 Blatt 1:1997-07
Filternde Abscheider - Oberflächenfilter
Filternde AbscheiderVDI 3677 Blatt 2:2004-02
Filternde Abscheider - Tiefenfilter aus Fasern
Elektrostatische AbscheiderVDI 3678 Blatt 2:2001-08
Elektrofilter - Prozess und Raumluftreinigung
NassabscheiderVDI 3679:1998-12
Nassabscheider für partikelförmige Stoffe

Die Eignung der Abscheider zeigt die nachstehende Tabelle.

Eignung von Abscheidern für Emissionen von Kühlschmierstoffen

AbscheidesystemAbscheidung von KSSSchutz vor Brand und Explosionen
DämpfenAerosolen
Elektrostatische Abscheiderkeine Wirksamkeitbis wassergemischte KSS relativ gut1nein
filternde Abscheiderkeine Wirksamkeitgutnein
Massenkraftabscheider (Zentrifugalabscheider)keine Wirksamkeitungenügendnein
NassabscheiderNassabscheider werden in der Regel nur in Sonderfällen z.B. bei der kombinierten Nass-/Trockenbearbeitung eingesetzt.

Bei wassergemischten Kühlschmierstoffen können Kriechströme und dadurch Spannungsüberschläge entstehen, durch die die Abscheidewirkung verschlechtert wird.

Die abgeschiedenen Stoffe dürfen nur dann in den Kühlschmierstoff-Kreislauf zurückgeführt werden, wenn durch die Rückführung keine zusätzliche Gefahr auftritt.

Zusätzliche Gefahren entstehen z.B. durch Änderung der Zusammensetzung oder mikrobielle Besiedelung der abgeschiedenen Stoffe.

6.3.3.6
Luftrückführung

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich wird, ist die wirksame Abscheidung von KSS-Dämpfen derzeit mit elektrostatischen, filternden oder Massenkraftabscheidern nicht möglich. Es ist daher anzustreben, die Luft als Fortluft ins Freie abzuleiten, da ansonsten die KSS-Konzentrationen in der Luft am Arbeitsplatz erhöht werden. Dabei sind die Vorgaben des Bundesimmissionsschutzgesetzes zu berücksichtigen.

Zulässige Emissionsgrenzwerte siehe Bundesimmissionsschutzgesetz und Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft).

Besteht die Möglichkeit nicht, eine Zentral- bzw. Gruppenabsauganlage mit Fortluftführung zu installieren, und befinden sich auf den einzelnen Maschinen Einzelabsaugungen mit Luftrückführung, so gelten die Anforderungen nach VDI 2262 Blatt 3 "Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz - Lufttechnische Maßnahmen" und es müssen weitergehende raumlufttechnische Maßnahmen durchgeführt werden. Erforderlich sind dann ein erhöhter Luftvolumenstrom der Hallenlüftung und eine Luftführung, die verhindert, dass die belastete Abluft wieder in den Arbeitsbereich der Beschäftigten gelangt. Dies ist nur mit einer Schichtströmung (Schichtlüftung) möglich.

Bei krebserzeugenden Stoffen ist eine Rückführung der Luft nicht zulässig.

6.3.3.7
Raumlüftung

Eine freie (natürliche) Lüftung reicht nur in kleinen Räumen mit sporadischem Kühlschmierstoffeinsatz aus. In Werkhallen mit häufiger Anwendung von KSS ist diese Art der Lüftung aufgrund der Abhängigkeit von den Wetterbedingungen (Temperatur, Luftdruck) nicht dauerhaft einsetzbar.

Zur Reduzierung der KSS-Konzentrationen am Arbeitsplatz sind Absauganlagen alleine nicht ausreichend. Um diffuse Emissionsquellen von KSS (z.B. an Werkstückoberflächen) zu berücksichtigen, ist in der Regel die Errichtung einer raumlufttechnischen Anlage erforderlich.

6.3.3.8
Luftvolumenströme

Der Gesamtabluft-Volumenstrom der Halle setzt sich aus dem Prozessabluft-Volumenstrom (Gesamtabluft-Volumenstrom der Absauganlagen) sowie dem Hallenabluft-Volumenstrom zusammen. Der Prozessabluft-Volumenstrom sollte maximal 70 % des Gesamtabluft-Volumenstromes der Halle betragen. Zum Ausgleich des Luftdefizites ist ein zum Gesamtabluft-Volumenstrom äquivalenter Zuluftvolumenstrom erforderlich.

Bei größeren Anlagen sowie bei der Neuplanung ist eine Auslegung der Luftvolumenströme nach VDI 3802 Blatt 1 "Raumlufttechnische Anlagen für Fertigungsstätten" erforderlich, da hierbei eine konkrete, auf den einzelnen Anwendungsfall abgestimmte Lastrechnung (thermische Last, Gefahrstofflast) vorgenommen wird. Diese Berechnung wird von qualifizierten Lüftungsfirmen durchgeführt.

6.3.3.9
Umluft

In raumlufttechnischen Anlagen werden im Prinzip die gleichen Abscheidesysteme eingesetzt wie in Absauganlagen. Deshalb ist bei der Errichtung und dem Betrieb raumlufttechnischer Anlagen Umluft nicht zu empfehlen.

Zur Energieoptimierung kann in Anlagen mit größeren Luftvolumenströmen der Einbau eines regenerativen Wärmerückgewinnungssystems (VDI 2071) sinnvoll sein.

6.3.3.10
Luftführung

In Werkhallen mit Bearbeitungsmaschinen ist immer mit einem thermisch bedingten Luftstrom, der mit KSS kontaminiert ist, in Richtung zur Hallendecke zu rechnen. Eine die Gefahrstofflast mindernde Luftführung wie die Schichtenströmung (Schichtlüftung) unterstützt diesen Luftstrom. Bei der Schichtenströmung wird die Zuluft turbulenzarm in Bodennähe zugeführt und die Abluft wird an der Hallendecke abgeführt.

Ein Mischlüftungssystem mit unterhalb der Decke angebrachten Zu- und Abluftdurchlässen führt dazu, dass Gefahrstoffe im gesamten Hallenbereich verteilt werden (Verdünnungseffekt). Um die gleiche Effektivität wie mit der Schichtenströmung zu erreichen sind im Allgemeinen wesentlich höhere Luftvolumenströme notwendig.