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Die
Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für Emissionen aus gehäuseartigen
Umkleidungen von Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Abscheidevorrichtungen
dienen dazu, die mit Emissionen belastete Luft von diesen Emissionen zu
befreien. Hierzu wird diese belastete Luft über die Einlaßöffnung dem
Zyklonraum zugeführt,
in dem sie wendelförmig
transportiert wird. Aufgrund dieser Rotationsströmung findet die Abscheidung
der Festteilchen aus dem Abluftstrom statt. Insbesondere bei glühenden Teilchen,
wie sie beispielsweise bei einem Schweißvorgang innerhalb der gehäuseartigen
Umkleidung der Maschine anfallen, muß sichergestellt sein, daß sie nicht
nach außen
gelangen, sondern innerhalb der Abscheidevorrichtung aufgefangen
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Abscheidevorrichtung
so auszubilden, daß die
Emissionen im Abluftstrom zuverlässig
abgeschieden werden.
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Diese
Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Abscheidevorrichtung
erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung
gelangen die abzuscheidenden Emissionen durch die Austrittsöffnung in
den Abwurfkasten, in dem sie nach unten fallen und abgeführt werden.
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Vorteilhaft
befindet sich die Austrittsöffnung in
Strömungsrichtung
der Emissionen im Zyklonraum hinter dem freien Ende des Tauchrohres.
Dadurch steht ein ausreichend langer Beschleunigungsweg für die auszuscheidenden
Emissionen im Zyklonraum zur Verfügung.
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Die
Austrittsöffnung
liegt bevorzugt benachbart zu einer den Zyklonraum abschließenden Endwand.
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Damit
die durch die Austrittsöffnung
in den Abwurfkasten gelangenden Emissionen einwandfrei abgeführt werden,
ist er mit einem in Fallrichtung der Emissionen schräg nach unten
verlaufenden Boden versehen.
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Damit
der Abwurfkasten einerseits nicht zu groß ist, andererseits aber zuverlässig die
abgeschiedenen Emissionen abführen
kann, ist die Tiefe des Abwurfkastens etwa so groß wie die
Breite der Austrittsöffnung.
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Damit
die Austrittsöffnung
verhältnismäßig großen Eintrittsquerschnitt
aufweisen kann, entspricht die Breite des Abwurfkastens im Bereich
der Austrittsöffnung
vorteilhaft dem Abstand einander gegenüberliegender Seitenwände der
Abscheidevorrichtung. Die Austrittsöffnung kann dadurch optimal lang
sein, so daß die
abzuscheidenden Emissionen zuverlässig durch die Austrittsöffnung in
den Abwurfkasten gelangen.
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Der
Abwurfkasten weist vorteilhaft etwa in Höhe des unteren Randes der einen
Seitenwand der Abscheidevorrichtung wenigstens eine Auslaßöffnung auf. Über sie
werden die abgeschiedenen Teilchen abgeführt.
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Bei
einer Ausbildung entsprechend Anspruch 8 wird erreicht, daß die Geschwindigkeit,
mit der die abgeschiedenen Teilchen nach unten fallen, so groß ist, daß diese
nicht von der durch die Auslaßöffnung eintretenden,
nach oben strömenden
Luft mitgerissen werden. Dadurch wird verhindert, daß ein Teil
der abgeschiedenen Teilchen wieder zurück in den Zyklonraum gelangt.
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Damit
die Austrittsöffnung
einen großen Querschnitt
hat, aber nicht weit nach innen in die Abscheidevorrichtung sich
erstreckt, verläuft
die Austrittsöffnung
in Umfangsrichtung der den Zyklonraum begrenzenden Wand.
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Die
Auslaßöffnung am
unteren Ende des Abwurfkastens hat vorteilhaft eckigen Querschnitt.
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Die
Abscheidevorrichtung gemäß Anspruch 12
zeichnet sich dadurch aus, daß selbst
Emissionen, die nahe dem äußeren Ende
der Einlaßöffnung in
den Zyklonraum gelangen, noch so beschleunigt werden, daß sie nicht
im Kurzschluß in
das Tauchrohr gelangen, sondern von der Rotationsströmung im
Zyklonraum erfaßt
und ausreichend beschleunigt werden können.
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Zwischen
dem äußeren Ende
der Einlaßöffnung und
dem freien Ende des Tauchrohres befindet sich vorteilhaft ein ringförmiger Sicherungsraum,
in dem die nahe dem äußeren Ende
der Einlaßöffnung in
den Zyklonraum eingetretenen Teilchen noch ausreichend beschleunigt
werden können.
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Vorteilhaft
ist die axiale Länge
dieses Sicherheitsraumes so groß,
daß die
im Bereich des äußeren Endes
der Einlaßöffnung eintretenden
Emissionen so hoch beschleunigt werden können, daß sie nicht in das Tauchrohr
gelangen. Dadurch ist eine optimale und einwandfreie Abscheidung
der Emissionen gewährleistet.
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Der
ringförmige
Sicherheitsraum liegt vorteilhaft in Strömungsrichtung der Emissionen
vor dem Abwurfkasten.
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Bei
einer Lösung
entsprechend Anspruch 16 wird durch die Gestaltung und Anordnung
der Einlaßöffnung bezüglich des
Tauchrohres erreicht, daß die in
den Zyklonraum durch die Einlaßöffnung eintretenden
Emissionen, unabhängig
davon, unter welchem Winkel sie in den Zyklonraum eintreten, am
Tauchrohr stets in Strömungsrichtung
abgelenkt werden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Emissionen nicht
entgegen Strömungsrichtung
am Tauchrohr abgelenkt und dadurch abgebremst werden. Aufgrund dieser
Gestaltung ergibt sich ebenfalls eine optimale Abscheidung der Emissionen.
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Damit
ein ausreichender Einlaßquerschnitt für den Eintritt
der Emissionen in den Zyklonraum zur Verfügung steht, erstreckt sich
die Einlaßöffnung von der
Absaugkammer aus.
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Bei
einer Lösung
entsprechend Anspruch 18 wird erreicht, daß die Emissionen am umlaufenden Abrißrand radial
nach außen
in die Rotationsströmung
abgelenkt werden. Der Abrißrand
verhindert, daß sich
ein Teil der Emissionen längs
der Wandung des Tauchrohres bewegt. Sie würden dann am Ende des Tauchrohres
direkt in das Tauchrohr gelangen.
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Vorteilhaft
liegt der Abrißrand
in einer Radialebene des Tauchrohres. Grundsätzlich wäre es auch möglich, den
Abrißrand
wendelförmig,
das heißt
mit einer Steigung, am Tauchrohr vorzusehen.
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Bevorzugt
ist der Abrißrand
am freien Ende des Tauchrohres vorgesehen. Die bis dahin längs des
Mantels des Tauchrohres gelangten Emissionen werden dann zuverlässig radial
nach außen
abgelenkt, so daß sie
nicht in das Tauchrohr eingesaugt werden.
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Befindet
sich der Abrißrand
am freien Ende des Tauchrohres, dann kann er besonders einfach und
kostengünstig
durch eine Abbördelung
des freien Endes des Tauchrohres hergestellt werden.
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Es
ist auch möglich,
den Abrißrand
mit Abstand vom freien Ende des Tauchrohres vorzusehen. In diesem
Falle wird der Abrißrand
vorteilhaft durch einen auf dem Tauchrohr befestigten scheibenförmigen Ring
gebildet.
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Um
eine hohe Abscheideleistung zu erreichen, ist die Abscheidevorrichtung
vorteilhaft spiegelsymmetrisch zu ihrer Quermittelebene ausgebildet.
In diesem Falle hat die Abscheidevorrichtung beiderseits der Abscheidekammer
jeweils ein Tauchrohr, jeweils einen Zyklonraum und jeweils einen
Abwurfkasten.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand einiges in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen
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1 in
Seitenansicht eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung,
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2 eine
Ansicht längs
der Linie C-C in 1,
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3 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung
gemäß 1,
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4 in
schematischer Darstellung eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung,
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5 in
schematischer Darstellung einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung,
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6 den
linken Teil der Abscheidevorrichtung in einer Ansicht von unten,
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7 den
rechten Teil der Abscheidevorrichtung in einer Ansicht von unten,
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8 eine
Schrägansicht
in einen Zyklonraum der Abscheidevorrichtung,
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9 in
schematischer Darstellung im Schnitt das linke Ende der Abscheidevorrichtung,
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10 eine
Stirnansicht der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung
mit abgenommener Querwand.
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Die
Abscheidevorrichtung wird bei gehäuseartigen Umkleidungen von
Werkzeugmaschinen zum Erfassen freiwerdender Emissionen bei der
Bearbeitung von Werkstücken
durch die Werkzeugmaschine eingesetzt. Insbesondere kann die Abscheidevorrichtung
bei der Trockenbearbeitung, vorzugsweise von Aluminium, oder bei
der Minimalmengenschmierung in Werkzeugmaschinen eingesetzt werden.
Mit der Abscheidevorrichtung werden die freiwerdenden Emissionen
aus der Werkzeugmaschine über
entsprechend große
Absaugöffnungen
in der Umkleidung gleichmäßig erfaßt, wodurch
diffuse Emissionen aus der Werkzeugmaschine zumindest in erheblichem
Maße reduziert
werden.
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Die
Abscheidevorrichtung hat einen Grundkörper 1, der zueinander
parallele Längsseitenwände 2, 3 aufweist.
Die unteren Ränder 4, 5 der
Längsseitenwände 2, 3 sind
nach außen
abgewinkelt, vorzugsweise rechtwinklig. Die Ränder 4, 5 bilden
Anschlußflansche,
mit denen die Abscheidevorrichtung an der Umkleidung der Werkzeugmaschine
im Bereich der Absaugöffnung
befestigt wird. Die Längsseitenwände 2, 3 sind
an ihren beiden Enden durch eine Querwand 6, 7 miteinander
verbunden. Die Längsseitenwände 2, 3 und
die Querwände 6, 7 begrenzen
einen Ansaugkanal 8 (4 und 5), über den
die mit Emissionen beladene Abluft aus dem die Werkzeugmaschine
umge benden Raum der Umkleidung angesaugt wird. Die Querwände 6, 7 sind
am unteren Rand 9, 10 ebenfalls vorzugsweise rechtwinklig
nach außen
abgebogen. Mit den abgewinkelten unteren Rändern 4, 5, 9, 10 liegt
die Abscheidevorrichtung abgedichtet an der Außenseite der Maschinenumkleidung
an. Die Abscheidevorrichtung umgibt die entsprechende Auslaßöffnung in
der Maschinenumkleidung. Die Querwände 6, 7 schließen vorteilhaft
rechtwinklig an die Längsseitenwände 2, 3 an.
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Die
Längsseitenwände 2, 3 schließen mit
ihren oberen Rändern 11, 12 an
einen Zyklonabscheider 13 der Abscheidevorrichtung an.
In halber Länge der
Abscheidevorrichtung ist eine zentrale Absaugkammer 14 vorgesehen, über die
die Abluft abgesaugt wird. Die Absaugkammer 14 hat einen
zylindrischen Stutzen 15, an den ein Absaugschlauch, ein Absaugrohr
oder dergleichen angeschlossen werden kann. Der Stutzen 15 steht
nach oben über
die Abscheidevorrichtung bzw. der Zyklonabscheider 13 vor.
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Der
Zyklonabscheider 13 besteht aus zwei beiderseits des Absaugbereiches 14 liegenden
Bereichen 13a, 13b, die vorteilhaft spiegelbildlich
zueinander angeordnet sind und sich von der Absaugkammer 14 bis
zu den Querwänden 6, 7 erstrecken.
Wie sich aus 4 ergibt, werden die beiden
Zyklonbereiche 13a, 13b nach unten durch eine
teilkreisförmige
Wand 16 begrenzt, die sich von der Absaugkammer 14 aus
bis zu den Querwänden 6, 7 erstreckt. Die
Bereiche 13a, 13b des Zyklonabscheiders 13 sind
am äußeren Ende
durch die Querwände 6, 7 geschlossen.
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Die
Seitenwände 17, 18 sind
mit jeweils einer Öffnung 19 versehen,
an die jeweils ein Tauchrohr 20, 21 anschließt. Die
beiden Tauchrohre 20, 21 liegen fluchtend zueinander
und werden unter Bildung eines ringförmigen Zyklonraumes 22, 23 von
den Wänden 16 und
einem teilzylindrischen Mantel 24, 25 umgeben.
Der Mantel 24 bzw. 25 bildet die gekrümmte Oberseite
der Abscheidevorrichtung bzw. des Zyklonabscheiders 13 und
erstreckt sich von den Seitenwänden 17, 18 der
Absaugkammer 14 bis zu den Querwänden 6, 7.
Die ringförmigen
Zyklonräume 22, 23 sind
innen durch die Seitenwände 17, 18 des
Absaugbereiches 14 geschlossen. Benachbart zur jeweiligen
Querwand 6, 7 befindet sich in den Wänden 16 jeweils
ein Schlitz 26, von denen in den Zeichnungen nur der benachbart
zur Querwand 7 befindliche Schlitz 26 in den 2 und 8 dargestellt
ist. An diese Schlitze 26 schließt jeweils ein Abwurfkasten 27, 28 an.
Die beiden Abwurfkästen 27, 28 sind gleich
ausgebildet und werden anhand des Abwurfkastens gemäß 10 erläutert. Der
Abwurfkasten 27 erstreckt sich im oberen Bereich zwischen
den einander gegenüberliegenden
Längsseitenwänden 2, 3 und
verjüngt
sich nach unten. Ein Boden 29 des Abwurfkastens 27 erstreckt
sich von der Längsseitenwand 3 schräg nach unten
bis nahe an die Längsseitenwand 2.
Wie 7 zeigt, hat der Boden 29 nur eine geringe
Breite, die der Breite des Schlitzes 26 in der Wand 16 entspricht.
Der Boden 29 schließt
rechtwinklig an die Querwand 7 sowie an eine Rückwand 30 an,
die parallel zur Querwand 7 liegt und sich bis zur Längsseitenwand 2 erstreckt.
Die Rückwand 30 schließt mit ihrem
oberen Rand an die Wand 16 dichtend an. Die durch die in
Umfangsrichtung der Wand 16 verlaufenden Schlitze 26 fallenden
Emissionen fallen im Abwurfkasten 27 nach unten. Der in
Fallrichtung schräg
nach unten geneigte Boden 29 sorgt dafür, daß die Emissionen zuverlässig zu
einer unteren Auslaßöffnung 31, 32 gelangen,
die beispielhaft quadratischen Öffnungsquerschnitt
hat und etwa in Höhe des
abgewinkelten Randes 4 der Längsseitenwand 2 liegt.
Von hier aus fallen die abgeschiedenen Teilchen in einen (nicht
dargestellten) Abfallbehälter.
Die Wände 16,
die die Tauchrohre 20, 21 mit Abstand umgeben,
schließen
an die Rückwand 30 der
Abwurfkästen 27, 28 an.
Die Rückwand 30 ist
mit einer dem Öffnungsquerschnitt
der Wände 16 entsprechenden Öffnung versehen,
so daß in
noch zu beschreibender Weise die abzuscheidenden Teilchen aus den
Zyklonräumen 22, 23 zu
den Schlitzen 26 gelangen können.
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Der Öffnungsquerschnitt
der schlitzförmigen Öffnungen 26 ist
um ein Mehrfaches größer als
der Öffnungsquerschnitt
der Auslaßöffnungen 31, 32.
Je nach Anwendungsfall kann dieses Größenverhältnis variiert werden. Da die Querschnittsfläche der
Auslaßöffnungen 31, 32 auf
jeden Fall kleiner ist als die Querschnittsfläche der Schlitze 26,
ist die Geschwindigkeit, die sich aus der Gravitations- und der
Fliehkraft ergibt, der im Abwurfkasten 27, 28 nach
unten fallenden Teilchen so groß,
daß sie
nicht von der durch die Auslaßöffnungen 31, 32 nach
oben strömenden
Luft wieder mitgerissen werden. Die Teilchen können somit zuverlässig über die
Auslaßöffnungen 31, 32 abgeschieden
werden.
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Die
Wände 16 sind
nahe der Längsseitenwand 2 mit
jeweils einer Einlaßöffnung 31, 32 (4) versehen,
die sich von der Seitenwand 17, 18 des Absaugbereiches 14 aus
erstreckt. Die Einlaßöffnungen 33, 34 enden
mit Abstand vom Abwurfkasten 27, 28. Die Einlaßöffnungen 33, 34 werden
an einer Seite durch die Längsseitenwand 2 begrenzt
(5). Durch diese Lage der Einlaßöffnungen 33, 34 strömt die angesaugte
Luft tangential in den jeweiligen Zyklonraum 22, 23 ein.
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Die
Tauchrohre 20, 21 ragen axial über das der jeweiligen Querwand 6, 7 benachbart
liegende Ende 35, 36 der Einlaßöffnungen 33, 34 vor.
Dadurch wird zwischen dem freien Ende der Tauchrohre 20, 21 und
dem Ende 35, 36 der Einlaßöffnungen 33, 34 jeweils
ein ringförmiger
Sicherheitsbereich 37, 38 gebildet.
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Im
Einsatz der Abscheidevorrichtung werden aus der Umkleidung der Maschine
die abzuscheidenden Emissionen abgesaugt. Sie gelangen von unten in
den Ansaugkanal 8 der Abscheidevorrichtung und strömen dann
durch die Einlaßöffnungen 33, 34 in
die Zyklonräume 22, 23.
Da die Emissionen tangential in die Zyklonräume 22, 23 eintreten,
werden sie in eine Rotationsströmung
versetzt und dabei längs
der Tauchrohre 20, 21 in Richtung auf deren freien
Enden gefördert.
Der Sicherheitsbereich 37, 38 sorgt dafür, daß im Bereich
der Enden 35, 36 der Einlaßöffnungen 33, 34 in
die Zyklonräume 22, 23 eintretenden Emissionen
noch ausreichend beschleunigt werden können, damit sie nicht im Kurzschluß in die
freien Enden der Tauchrohre 20, 21 gelangen. Vielmehr
erhalten diese Teilchen im Sicherheitsbereich 37, 38 eine
ausreichend hohe Geschwindigkeit, so daß sie bis in den Bereich der
Schlitze 26 gelangen und dort nach unten in die Abwurfkästen 27, 28 fallen.
Die gereinigte Luft strömt
an den freien Enden in die Tauchrohre 20, 21,
in denen sie durch die Öffnungen 19 in den
Seitenwänden 17, 18 in
die Absaugkammer 14 strömt
und dort in bekannter Weise über
den Stutzen 15 abgezogen wird.
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Anhand
von 5 wird noch eine weitere wesentliche Ausbildung
der Abscheidevorrichtung erläutert.
Die durch die Einlaßöffnungen 33, 34 in
die Zyklonräume 22, 23 einströmenden Emissionen
können
je nach Einströmwinkel
auf die Tauchrohre 20, 21 treffen. Damit die Emissionen
hierbei nicht entgegen Rotationsrichtung 39 abgelenkt werden,
ist der der Längsseitenwand 2 gegenüberliegende
Rand 40, 41 der Einlaßöffnungen 33, 34 so
weit vorgezogen, daß die
eventuell auf die Tauchrohre 20, 21 treffenden Emissionen
nur in Rotationsrichtung 39 abgelenkt werden. Auf diese
Weise gelangen alle Emissionen zuverlässig in die Rotationsströmung in
den Zyklonräumen 22, 23,
so daß sie
sauber abgeschieden werden können.
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Die
beiden Tauchrohre 20, 21 sind am freien Ende mit
jeweils einem scheibenförmigen,
in einer Radialebene der Tauchrohre liegenden Abrißrand 42, 43 (6 und 7)
versehen, der vorteilhaft durch eine Bördelung des Tauchrohres 20, 21 am
freien Ende gebildet ist. Der Abrißrand kann auch durch eine
auf dem Tauchrohr 20, 21 befestigte Abrißscheibe
gebildet werden. Die Abrißränder 42, 43 sorgen dafür, daß längs der
Außenwand
der Tauchrohre in den Zyklonräumen 22, 23 bewegenden
Teilchen nach außen
in die Rotationsströmung
abgelenkt werden. Dadurch wird verhindert, daß diese Teilchen in das freie
Ende der Tauchrohre 20, 21 gelangen. Somit werden
auch diese längs
der Tauchrohre sich bewegenden Teilchen bis zu den Abwurfkästen 27, 28 transportiert,
wo sie in der beschriebenen Weise über die Schlitze 26 abgeschieden
werden können.
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Die
Abrißränder 42, 43 können auch
mit Abstand vom freien Ende auf den Tauchrohren 20, 21 vorgesehen
sein.
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Mit
der Abscheidevorrichtung werden die Emissionen im Absaugstrom zuverlässig abgeschieden.
Besonders gut geeignet ist die Abscheidevorrichtung bei solchen
Anwendungsfällen,
bei denen an der Bearbeitungsmaschine in der Maschinenumkleidung
glühende
Teilchen entstehen, beispielsweise beim Schweißen. Diese glühenden Teilchen
werden abgesaugt und in der Abscheidevorrichtung einwandfrei zurückgehalten.