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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Absaugvorrichtung zur Entfernung
von bei Bearbeitungen an bewegten Materialbahnen entstehenden Partikeln.
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Bei
der Bearbeitung, z.B. beim Schneiden, bewegter Materialbahnen entsteht
durch eben diese Bewegung der Bahn, indem Luft mitgerissen wird, eine
laminare Strömung,
die sich als über
der Bahn liegende Luftschicht bemerkbar macht, und diese Luftschicht
ist umso dicker, d.h. umso mehr Luft wird mitgerissen, je rauer
die Oberfläche
der Materialbahn ist. Durch diese laminare Luftströmung werden
dann auch bei der Bearbeitung entstehende oder sich ablösende Partikel,
z.B. Schnittstaub oder herstellungsbedingter Oberflächenstaub,
beim Schneiden von Papierbahnen oder Fasern oder Spänchen, mitgenommen
und in der Umgebung verteilt. Bei bekannten Absaugvorrichtungen,
wie sie an solchen Bearbeitungsmaschinen zur Zeit zum Einsatz kommen um
solche Bearbeitungspartikel entfernen, ist die Ansaugöffnung gezielt
auf die Bearbeitungsstelle gerichtet, wo die Partikel, wie Bearbeitungsstaub,
-späne
oder -fasern entstehen, so dass die anfallenden Partikel auch nur
an dieser Stelle abgesaugt werden können. Durch die Bewegung der
Materialbahn mitgerissene Partikel werden dabei nicht erfasst. Dies wirkt
sich umso nachteiliger aus, je schneller die Materialbahn bewegt
wird. Ist die Vorschubgeschwindigkeit z.B. 17 m/sec, was z.B. in
der Druckindustrie üblich
ist, so befinden sich die entstehenden Partikel nur sehr kurze Zeit
im Wirkungsbereich einer solchen bekannten Absaugvorrichtung; sie
werden dann in erheblicher Menge von der laminaren Strömung mitgerissen
und sinken danach wieder ab und können sich wie Schnee auf die
betreffende Maschine legen. Dies erfordert in kurzen Zeitab ständen Wartungs- und
Reinigungsarbeiten an solchen Maschinen, wozu diese zum Stillstand
gebracht werden müssen, der
eigentliche Arbeitsgang also unterbrochen werden muss; die Arbeitseffizienz
wird dadurch stark herabgesetzt.
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Durch
die
EP 0 887 160 A2 ist
eine Absaugvorrichtung zum Entfernen von Staub, der beim Schneiden
von Papier, Pappe und dergleichen entsteht, bekannt. Die Papierbahn
läuft zwischen
zwei gegeneinander rotierenden Schneidmessern hindurch. In Bewegungsrichtung
nach den Schneidmessern öffnen
sich seitlich über
und unter der Papierbahn und einander gegenüberstehend zwei Saugrohre,
die an Saugvorrichtungen angeschlossen sind und durch die anfallender
Scheidstaub gezielt und nur an dieser Stelle abgesaugt wird, nicht
aber der Staubanteil, der durch die Bewegung der Materialbahn und
die erwähnte
laminare Strömung
mitgenommen wird. Auch sich seitlich der Schneidmesser ausbreitender
Bearbeitungsstaub wird nicht oder nur unzureichend erfasst. Die
Absaugstelle ist nicht nach außen
abgeschirmt, so dass immer noch Staub in die Umgebung gelangen kann.
Dabei ist Anordnung von zwei separaten Saugvorrichtungen aufwendig
und kostenintensiv.
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Mit
der
DE 88 15 327 U1 wird
eine Schutzhaube für
tragbare Maschinen, wie Handkreissägen, Handschleifmaschinen und
dergl. vorgeschlagen, in die entlang der oberen Schutzhaubenwandung
ein Staubabfuhrkanal integriert ist, der an der Spitze der Schutzhaube
beginnt und im hinteren Abschnitt der Schutzhaube in einen Absaugstutzen übergeht.
Auch mit dieser Vorrichtung wird Bearbeitungsstaub nur gezielt direkt
vor der Bearbeitungsstelle, d.h. in diesem Fall z.B. vor einem Sägeblatt
oder einer Schleifscheibe, abgesaugt und abtransportiert. Für die Bearbeitung
an einem feststehenden Gegenstand kann dies ausreichend sein, beim
Schneiden an einer bewegten Materialbahn, wird von dieser immer
auch Bearbeitungsstaub mitgerissen wer den, der mit einer solchen
Vorrichtung nicht erfasst werden kann, sondern in die Umgebung gelangt.
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Die
US 5 774 992 A beschreibt
eine Vorrichtung für
eine Handkreissäge,
bei der zwei übereinander
angeordnete Platten eine Kammer oder mehrere untereinander in Verbindung
stehende Kammern einschließen,
die mit Schlauchanschlüssen
einer Absaugvorrichtung in Verbindung stehen. In den Platten sind
zwei übereinander
liegende Schlitze vorgesehen, durch die das Sägeblatt einer auf der oberen Platte
montierten Kreissäge
hindurchragt. Die untere Platte bietet eine Gleitfläche, mit
der die Säge über ein
Werkstück
bewegt werden kann. Bearbeitungsstaub soll sich in den von den Platten
gebildeten Kammern sammeln und durch die Schlauchanschlüsse abgesaugt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Absaugvorrichtung zur Entfernung von
bei der Bearbeitung an bewegten Materialbahnen entstehenden Partikeln,
wie Stäube,
Späne,
Fasern und dergl. nicht nur unmittelbar am Ort der Entstehung, d.h.
der Bearbeitungsstelle, sondern auch entlang des Weges, den die
Materialbahn nach der Bearbeitungsstelle noch innerhalb der bearbeitenden
Maschine nimmt, hochwirksam und möglichst vollständig abgesaugt
und abtransportiert werden kann, so dass möglichst keine oder möglichst
wenige Partikel in die Umgebung gelangen bzw. die Maschine verschmutzen
können
und die Maschine über
einen längeren
Zeitraum wartungsfrei bleibt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein
Gehäuse
der Absaugvorrichtung umfasst eine Leit- oder Umlenkrolle der bearbeitenden
Maschine, um die die Materialbahn herumgeführt oder über die sie in engem Kontakt
hinweggeführt
ist, zumindest zu einem Teil haubenartig. Dabei erstreckt sich die Öffnung an
der Unterseite des Gehäuses, durch
die die Leit- oder Umlenkrolle in das Gehäuse ragt, über die gesamte Breite der
Leit- oder Umlenkrolle und ist in durch die Bewegung der Materialbahn definierter
Längsrichtung
durch Kanten begrenzt, die nur geringen Abstand zur Mantelfläche der
Leit- oder Umlenkrolle
bzw. zur Oberfläche
der Materialbahn halten. Das Gehäuse
weist außerdem
in Längsrichtung
einander gegenüberstehend
einen Luftzufuhrkanal und einen Luftabfuhrkanal auf, durch die ein Luftstrom
in Längsrichtung
durch das Gehäuse
geleitet wird. Dieser Luftstrom bricht die laminare Strömung über der
bewegten Materialbahn, löst
die von ihr mitgeführten
Partikel heraus und transportiert sie ab, z.B. in eine Auffangvorrichtung
mit Filtersystem.
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Wenn
die Wand des Gehäuses
zwischen Luftzufuhrkanal und Luftabfuhrkanal der Umfangsfläche der
Leit- oder Umlenkrolle angenähert
ist, so dass sie mit dieser einen engen Luftdurchströmkanal bildet,
erfährt
der Luftstrom in diesem Bereich eine Beschleunigung, wodurch seine
Wirkung erhöht
wird.
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Wenn
die lichte Weite des Luftabfuhrkanals größer gewählt wird als die lichte Weite
des Luftzufuhrkanals, verlangsamt sich die Luftströmung im Luftabfuhrkanal,
die Luft dehnt sich aus und wird nach oben gedrängt und hebt dabei Partikel,
die sich noch auf der Materialbahn befinden sollten, ab, diese gelangen
so in die Luftströmung
und werden abtransportiert.
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Die
lichte Weite des Luftabfuhrkanals kann auch gleich groß wie die
lichte Weite des Luftzufuhrkanals gewählt werden; damit wird vermieden,
dass durch die Verlangsamung des Luftstroms von ihm mitgeführte Partikel
absinken und sich im Luftabfuhrkanal ansammeln können.
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Vorteilhaft
erstrecken sich der Luftzufuhrkanal und der Luftabfuhrkanal über die
gesamte Breite der Leit- oder Umlenkrolle bzw. der Materialbahn.
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An
der Innenwand des Gehäuses
kann zwischen Luftzufuhrkanal und Luftabfuhrkanal mindestens ein
Wirbelpunkt vorgesehen sein. Durch die damit erreichte Verwirbelung
im Luftstrom wird dieser mit höherer
Energie und näher
in Richtung Materialbahn gebracht.
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Vorzugsweise
befindet sich ein solcher Wirbelpunkt an der Innenwand des engen
Luftdurchströmkanals.
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Der
oder die Wirbelpunkte können
durch Vorsprünge
oder Einbuchtungen der Gehäusewand
gebildet sein.
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Der
Luftstrom kann in Bewegungsrichtung der Materialbahn durch das Gehäuse geleitet
werden; bei schnell laufenden Materialbahnen, z.B. in der Druckindustrie üblichen
17 m/sec, ist es aber vorteilhaft, wenn der Luftstrom entgegen der
Bewegungsrichtung der Materialbahn durch das Gehäuse geleitet wird.
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Es
ist von Vorteil und erhöht
die angestrebte Wirkung, wenn der Luftstrom am Luftzufuhrkanal im rechten
Winkel oder in näherungsweise
rechtem Winkel auf die Materialbahn gerichtet ist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der anhängenden Zeichnung beispielhaft
genauer beschrieben; es zeigen
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1 den
schematischen Längsschnitt durch
eine Leit- oder Umlenkrolle für
eine durch eine Bearbeitungsmaschine bewegte Materialbahn und eine
Absaugvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 einen
schematischen Längsschnitt
gemäß 1 mit
variierter Führung
der bewegten Materialbahn,
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3 einen
schematischen Längsschnitt
gemäß 1 mit
einer anderen Ausführungsform
der Absaugvorrichtung,
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4 den
schematischen Längsschnitt durch
eine Fortbildung der Absaugvorrichtung gemäß 2 mit gleicher
Bahnführung,
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5 den
schematischen Längsschnitt durch
eine Fortbildung der Absaugvorrichtung gemäß 3 mit einer
Bahnführung
gemäß 2,
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6 den
schematischen Längsschnitt durch
eine Fortbildung der Absaugvorrichtung gemäß 3 mit gleicher
Bahnführung,
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7 einen
schematischen Längsschnitt
gemäß 1 mit
nochmals variierter Bahnführung,
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8 den
schematischen Längsschnitt durch
eine weitere Ausführungsform
der Absaugvorrichtung mit einer Bahnführung gemäß 7,
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9 die
perspektivische Ansicht einer Absaugvorrichtung nach ihrer ersten
Ausführungsform, z.B.
gemäß 1 und
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10 die
perspektivische Ansicht einer Absaugvorrichtung nach ihrer zweiten
Ausführungsform,
z.B. gemäß 3.
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In 1 erkennt
man eine Leit- oder Umlenkrolle 1 einer nicht näher dargestellten
Maschine, mit der Bearbeitungen an einer bewegten Materialbahn 2 vorgenommen
werden können,
welche dabei um diese Leitrolle 1 herumgeführt ist
und in Pfeilrichtung P1 bewegt wird. Gemäß 1 bewegt
sich die Materialbahn 2 in einer solchen Richtung auf die
Leitrolle 1 zu und von ihr weg, dass beide Bewegungsrichtungen
in ihrer Verlängerung
in einem spitzen Winkel zueinander stehen. Die Leitrolle 1 ragt
mit ihrem Umfang zu einem Teil von unten in das Gehäuse 3 einer
Absaugvorrichtung hinein, so dass dieses Gehäuse 3 die Leitrolle 1 wie
eine Haube von oben zu einem Teil umfasst. Dazu weist das Gehäuse 3 an
seiner Unterseite eine Öffnung 4 auf,
die sich zum einen über
die gesamte Breite der Leitwalze 1 bzw. der Materialbahn 2 erstreckt
und deren Länge
in Bewegungsrichtung der Materialbahn 2 zum anderen so
groß ist, dass
die ihre Länge
bestimmenden Kanten 5, 6 (siehe auch 9 und 10)
einen geringen Abstand zur Umfangsfläche der Leitrolle 1 bzw.
zur um die Leitrolle 1 geführten Materialbahn 2 halten.
Weiter weist das Gehäuse 3 einen
sich ebenfalls über
die gesamte Breite der Leitrolle 1 oder der Materialbahn 2 erstreckenden
Luftzufuhrkanal 7 und diesem gegenüberstehend einen sich ebenso über die
gesamte Breite der Leitrolle 1 oder Materialbahn 2 ersteckenden
Luftabfuhrkanal 8 auf. In der Ausführungsform gemäß 1 ist
die lichte Weite des Luftabfuhrkanals 8 samt seiner Luftaustrittsöffnung 10 deutlich größer, sogar
um eine Mehrfaches größer, als
die des Luftzufuhrkanals 7 samt seiner Luftzutrittsöffnung 9. Zwischen
dem Luftzufuhrkanal 7 und dem Luftabfuhrkanal 8 nähert sich
die Wand 3' des
Gehäuses 3 der
Umfangsfläche
der Leitrolle 4 soweit an, dass sie zusammen mit ihr einen
engen Luftdurchströmkanal 11 bildet.
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Während die
Materialbahn 2 in Richtung der Pfeile P1 um die Leitrolle 1 herum
bewegt wird und an ihr Bearbeitungen vorgenommen werden, wird Luft
von einem Luftdruckgerät
durch den Luftzufuhrkanal 7 in das Gehäuse 3 der Absaugvorrichtung
geblasen. Diese Luft trifft auf die Oberfläche der Materialbahn 2 und
auf die auf der Materialbahn 2 liegende Luftschicht, die
dort durch die bewegungsbedingte, laminare Strömung gebildet wird und die
bei der Bearbeitung der Materialbahn 2 entstehende Partikel mit
sich führt.
Im Bereich des engen Luftström kanals 11 gewinnt
die eingeblasene Luft an Geschwindigkeit und tritt am Luftabfuhrkanal 8 mit
wieder geringerer Strömungsgeschwindigkeit
aus. Die Strömungsrichtung
P2 der eingeblasenen Luft kann sowohl in als auch gegen die Bewegungsrichtung
der Materialbahn 2 gerichtet sein. Bei Materialbahnen 2,
die langsam laufen, ist die Richtung des Luftstroms ohne größere Bedeutung.
Es ist aber insbesondere bei schnell laufenden Materialbahnen 2 von
Vorteil und erhöht die
Effizienz, wenn die Richtung des Luftstroms der Bewegungsrichtung
der Materialbahn 2 entgegengesetzt ist, wie es auch in
den Figuren durch die Pfeile P1 und P2 angedeutet ist. Der so erzeugte
Luftstrom bricht, wenn er auf die Materialbahn 2 trifft,
die als Luftschicht auf der Materialbahn 2 liegende, laminare Strömung, so
dass die von ihr mitgeführten
Bearbeitungspartikel, von dem in das Gehäuse 3 eingeleiteten
Luftstrom mitgenommen und durch den Luftabfuhrkanal 8 abtransportiert
und z.B. einem Filtersystem und einer Auffangvorrichtung zugeführt werden können.
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Die
Anordnung der Absaugvorrichtung bzw. des Gehäuses 3 als Haube über einer
Leit- oder Umlenkrolle 1 ist besonders vorteilhaft und
für eine
gute Wirkung der Vorrichtung eigentlich notwendig, denn damit wird
erreicht, dass der Verlauf der Materialbahn 2 fixiert ist,
sie nicht flattern kann; die Strömungsparameter
bleiben dabei unabhängig
von der Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahn 2 gleich.
Außerdem
wird erreicht, dass die durch den Luftzufuhrkanal 7 eingeleitete
Luft in einem günstigen,
die beabsichtigte Wirkung, nämlich
das Brechen der laminaren Strömung,
unterstützenden
Winkel auf die Materialbahn 2 trifft. Dieser Winkel kann
einem rechten Winkel angenähert
oder auch ein rechter Winkel sein (siehe auch 7 und 8).
Indem das Gehäuse 3 einen
Teil der Leitrolle 1 haubenartig umgreift und die Wand 3' des Gehäuses 3 der
Umfangsfläche
der Leitrolle 1 angenähert
ist, wird ein sich in Bewegungsrichtung der Materialbahn 2 längs erstreckender
Luftdurchströmkanal 11 gebildet,
in dem die von der Materialbahn 2 abgetrennten Bearbeitungspartikel über eine
längere
Distanz dem Luftstrom ausgesetzt sind und damit wirkungsvoller als
mit einer nur punktuell wirkenden Absaugvorrichtung entfernt werden
können.
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Die
Ausführungsform
gemäß 2 entspricht
weitgehend der gemäß 1 mit
dem Unterschied, dass die Bewegungsrichtung der auf die Leitrolle 1 zulaufenden
Materialbahn 2 und die Bewegungsrichtung der von der Leitrolle 1 weg
laufenden Materialbahn 2 in ihren Verlängerungen eine rechten Winkel
bilden; damit liegt die Materialbahn 2 auf einem kürzeren Abschnitt
auf der Leitrolle 1 auf und hält hier beim Eintritt in das
Gehäuse 3 einen
Abstand zur Umfangsfläche
der Leitrolle 1, weshalb die Öffnung 4 des Gehäuses 2 entsprechend
verlängert sein
muss und die Kante 6 der Öffnung 4 nahe vor der
Materialbahn 2 liegt.
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Gemäß 1 ist
der Luftabfuhrkanal 8 weiter ausgebildet als der Luftzufuhrkanal 7.
Dies bewirkt, dass die mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit
durch den Luftdurchströmkanal 11 strömende Luft
sich wieder verlangsamt und ausdehnt und dabei nach oben gedrängt wird.
Dadurch können
Partikel, die sich in diesem Bereich noch auf der Materialbahn 2 befinden,
abgehoben werden, sie landen in der Luftströmung und werden abtransportiert.
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Der
erweiterte Luftabfuhrkanal 8 kann allerdings auch zur Folge
haben, dass wegen der verlangsamten Strömungsgeschwindigkeit der Luft,
darin mitgeführte
Partikel vorzeitig absinken und sich innerhalb bzw. auf dem Boden
des Luftabfuhrkanals 8 ansammeln. Dies kann vermieden werden,
wenn gemäß der Ausführungsform
gemäß 3 der
Luftabfuhrkanal 8 nicht erweitert ist, sondern seine lichte Weite
z.B. gleich der des Luftzufuhrkanals 7 ist. Damit wird
eine Verlangsamung der Luftströmung
im Luftabfuhrkanal 8 vermieden und die Partikel, die sich
im Luftstrom befinden werden sicher mitgenommen.
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4 zeigt
eine Fortbildung der Ausführungsform
gemäß 2,
die darin besteht, dass im engen Luftdurchströmkanal 11 zwischen
der Umfangsfläche
der Leitrolle 1 bzw. der um die Leitrolle 1 geführten Materialbahn 2 und
der Wand 3' des
Gehäuses 3 an
deren Innenseite ein so genannter Wirbelpunkt 12 vorgesehen
ist; dies kann ein in den Luftdurchströmkanal 11 gerichteter
Vorsprung 12 oder eine Einbuchtung oder dgl. sein. Ein
solcher Wirbelpunkt 12 bewirkt, dass der Luftstrom im Luftdurchströmkanal 11 verwirbelt
wird und so mit höherer
Energie näher
an die Oberfläche
der Materialbahn 2 gebracht wird, wodurch die in der laminaren
Strömung über der
Materialbahnoberfläche
befindlichen Partikel noch sicherer herausgelöst und abtransportiert werden.
Dabei ist in dieser Ausführungsform
die lichte Weite des Luftabfuhrkanals 8 wiederum größer als die
des Luftzufuhrkanals 7.
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Gemäß 5 sind
im Luftdurchströmkanal 11 an
der Gehäuseinnenwand
zwei Wirbelpunkte 12 vorgesehen, um die Wirkung der Verwirbelung
im Luftstrom noch zu erhöhen
und effektiver zu machen. Die lichte Weite des Luftabfuhrkanals 8 ist
hier gleich der des Luftzufuhrkanals 7 gewählt. Die
Bahnführung entspricht
der gemäß 2.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
mit nur einem Wirbelpunkt 12 im Luftdurchströmkanal 11 mit einer
Bahnführung
gemäß 1 bzw. 3 und
mit gleicher lichter Weite von Luftzufuhrkanal 7 und Luftabfuhrkanal 8.
Es soll damit verdeutlicht werden, dass man in der Wahl der einzelnen
Merkmale der Erfindung und ihrer Kombination untereinander sehr frei
ist, um die Vorrichtung an unterschiedliche Verhältnisse und Vorgaben anpassen
zu können.
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7 zeigt
die Vorrichtung gemäß 1 mit erweitertem
Luftabfuhrkanal 8 aber mit einer unterschiedlichen Führung der
Materialbahn 2. Die auf die Leitrolle 1 zulaufende
Materialbahn 2 und die von ihr weglaufende Materialbahn 2 sind
zuein ander parallel geführt. 8 zeigt
eine Ausführungsform
mit ebenfalls paralleler Bahnführung,
einem Gehäuse 3 mit
einem Luftzufuhrkanal 7 und einem Luftabfuhrkanal 8 von
gleicher lichter Weite und mit zwei Wirbelpunkten 12 an
der Gehäuseinnenwand
im Luftdurchströmkanal 11.
Infolge der parallelen Führung
der Materialbahn 2 kann der zugeführte Luftstrom tatsächlich im rechten
Winkel auf die Materialbahn 2 bzw. die auf ihr liegende,
laminare Strömung
auftreffen, was seine beabsichtigte Wirkung erhöht.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 1.
Mit ihr wird nochmals verdeutlicht die in Längsrichtung, d.h. in Bewegungsrichtung
einer hier nicht dargestellten Materialbahn, durch die Kanten 5 und 6 begrenzte Öffnung 4 in
der Unterseite des Gehäuses 3,
durch die die Leitrolle 1 ins Gehäuse 3 hineinragt und
mit der gegenüberliegenden
Gehäusewand
den Luftdurchströmkanal 11 bildet.
Der Luftabfuhrkanal 8 ist gegenüber dem Luftzufuhrkanal 7 erweitert.
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10 zeigt
aus einem anderen Blickwinkel eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 3.
Luftzufuhrkanal 7 und Luftabfuhrkanal 8 weisen
die gleiche lichte Weite auf. Auch hier soll deutlich gemacht werden,
wie die Öffnung 4 in
der Unterseite des Gehäuses 3 in
ihrer Länge
und damit zugleich in Bewegungsrichtung einer nicht dargestellten
Materialbahn von den Kanten 5 und 6 begrenzt wird
und diese Kanten 5 und 6 nur geringen Abstand
halten zur Mantelfläche
der Leitrolle 1 bzw. zur Materialbahn 2.
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- 1
- Leitrolle
- 2
- Materialbahn
- 3
- Gehäuse, 3' Wand
- 4
- Öffnung
- 5
- Kante
- 6
- Kante
- 7
- Luftzufuhrkanal
- 8
- Luftabfuhrkanal
- 9
- Luftzutrittsöffnung
- 10
- Luftaustrittsöffnung
- 11
- Luftdurchströmkanal
- 12
- Wirbelpunkt
- P1
- Bewegungsrichtung
der Materialbahn
- P2
- Bewegungsrichtung
des Luftstroms