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Die
Erfindung betrifft eine insbesondere mobile Vorrichtung zum Auffangen
von gasförmigen Emissionen
bei der Materialbearbeitung eines Werkstückes, insbesondere bei der
Schweiß- oder Lötbearbeitung,
wobei die Vorrichtung mit einem einen Absaugraum einschließenden Hohlkörper ausgestattet ist,
dessen Wandung zum Abschluss gegenüber der Umgebung mit ihrem
Randbereich gegen eine Oberfläche
des Werkstückes
dichtend anlegbar ist, und wobei der Absaugraum mit einer einer
Absaugung zugeordneten Absaugöffnung
ausgestattet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein an einer
solchen Vorrichtung bestimmtes Dichtungselement.
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Eine
solche auch als Absaugglocke oder Catcher bekannte Vorrichtung wird
in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählt daher aufgrund offenkundiger
Vorbenutzung zum Stand der Technik. Die Vorrichtung ist hierzu mit
einem gegenüber
dem Werkstück
offenen Hohlkörper
ausgestattet, so dass durch das dichtende Anlegen des Hohlkörpers ein Absaugraum
eingeschlossen wird. Mittels einer Absaugung wird dann während der
Materialbearbeitung ein Unterdruck erzeugt, um entstehende Emissionen, insbesondere
Gase, zuverlässig
zu entfernen und einer Nachbehandlung zuführen zu können.
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Der
Hohlkörper
ist zur sicheren Abdichtung gegenüber der Oberfläche des
Werkstückes
mit einem elastischen Dichtungselement, beispielsweise einer Gummilippe
ausgestattet, um so auch geringfügig
unebene Oberflächenkonturen
ausgleichen zu können.
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In
einfacher Weise kann die Vorrichtung bei dem Einbringen von Durchbrechungen
in das Werkstück
auf seiner der Bearbeitungseinheit abgewandten Seite angebracht
werden, so dass die auf dieser Seite durch den Energieeintrag freigesetzten
Emissionen zuverlässig
aufgefangen werden können.
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Um
dabei zuverlässig
auszuschließen,
dass durch eine unzureichende Dichtung des Hohlkörpers gegenüber dem Werkstück freigesetzte
Emissionen in die Umgebung entweichen können, wird in der Praxis die
Absaugleistung erhöht,
um so aufgrund der Druckdifferenz das unerwünschte Entweichen der Emissionen
zu verhindern.
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Als
nachteilig erweist sich in der Praxis jedoch, dass durch die hohe
Absaugleistung, insbesondere also durch eine hohe Druckdifferenz
der Bearbeitungsprozess beeinträchtigt
wird. Daher lassen sich unerwünschte
Einflüsse
der Absaugung auf die Prozessparameter, beispielsweise die Temperatur
in der Bearbeitungszone oder die Zufuhr von Prozessgasen nicht zuverlässig ausschließen, so
dass es zu abweichenden Bearbeitungsergebnissen kommen kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, durch die einerseits eine zuverlässige Abdichtung des Hohlkörpers gegenüber der
Umgebung erreicht, andererseits eine Beeinträchtigung der Bearbeitung aufgrund
der Absaugung zuverlässig
ausgeschlossen werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein zur Anwendung bei der Vorrichtung bestimmtes Dichtungselement
zu schaffen, durch welches eine verbesserte Dichtung ohne eine verstärkte Absaugung
in dem Absaugraum erreicht werden kann.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche
2 bis 15 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß weist
also bei der Vorrichtung zum Auffangen von gasförmigen Emissionen die Wandung
zumindest in dem Randbereich eine zu einer Innenwandfläche beabstandete,
mit dieser einen Hohlraum einschließende Außenwandfläche auf, wobei der Hohlraum
mit der Absaugung verbunden ist. Hierdurch wird es erfindungsgemäß erstmals
möglich,
die Abdichtung gegenüber
der Umgebung mittels der Absaugung durch einen entsprechenden Unterdruck
gegenüber
der Umgebung zuverlässig
zu erreichen, ohne dass dadurch zugleich der Bearbeitungsprozess
in dem Absaugraum beeinflusst wird. Vielmehr kann also die Absaugung
in dem Absaugraum beispielsweise derart reduziert werden, dass lediglich
die entstehenden Emissionen der Nachbehandlung zugeführt werden,
insbesondere also das aus dem Absaugraum abgesaugte Volumen im Wesentlichen
dem freigesetzten Emissionsvolu men entspricht. Demgegenüber kann
in dem spalt- oder nutenförmigen
Hohlraum zwischen den Wandflächen eine
hohe Absaugleistung unabhängig
von den Bearbeitungsparametern der Materialbearbeitung eingestellt
werden. Auf diese Weise könnten
beispielsweise die zur Anwendung im Bereich der Trennbearbeitung
in kerntechnischen Anlagen und ähnlichen
Industrieanlagen erforderlichen Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
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Zur
Realisierung der Erfindung könnte
der Hohlkörper
von einem ein entsprechendes Übermaß aufweisenden
weiteren Hohlkörper
eingeschlossen sein, so dass jeweils einer der Hohlkörper die
Innenwandfläche
und die Außenwandfläche bildet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird hingegen dadurch erreicht, dass
die Wandung des Hohlkörpers
zumindest in einem Randbereich doppelwandig ausgeführt ist,
um so den konstruktiven Aufwand zu verringern und zugleich auf an
sich bekannte konstruktive Ausführungen
der Vorrichtung zurückgreifen
zu können.
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Dabei
ist es besonders zweckmäßig, wenn die
Wandung lediglich in einem Teilbereich, insbesondere dem Randbereich
umlaufend doppelwandig ausgeführt
ist, weil hierdurch der Herstellungsaufwand weiter verringert werden
kann. Der Randbereich wird durch einen doppelwandigen Rand, der beispielsweise
auch abweichende Materialeigenschaften aufweisen kann, gebildet
und mittels Schlauchleitungen mit der Absaugung verbunden. Dabei
ist es auch denkbar, einzelne Umfangsbereiche derart zu trennen,
dass abweichende Druckverhältnisse
einstellbar sind.
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Eine
besonders einfache Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auch dann
erreicht, wenn die Wandung einen mit der Innenwandfläche und
der Außenwandfläche verbundenen
Abstandhalter für
einen einstellbaren Abstand aufweist, so dass die Luftströmung in
dem Hohlraum durch den zugleich auch als Luftleitelement ausgeführten Abstandhalter
in optimaler Weise eingestellt werden kann.
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Der
Abstandhalter kann austauschbar an der Vorrichtung angebracht sein.
Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausgestaltung, bei welcher
der Abstandhalter zur Anpassung des Abstandes zwischen der Innenwandfläche und
der Außenwandfläche an die
Strömungsverhältnisse
einstellbar ausgeführt
ist. Hierdurch können
in einfacher Weise die Druckverhältnisse örtlich variiert
werden, um so beispielsweise eine abweichende Einstellung für unterschiedlich beschaffene
Oberflächenbereiche
des Werkstückes zu
ermöglichen.
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Grundsätzlich umschließt der Absaugraum den
gesamten Bearbeitungsbereich, der sich je nach Einsatzzweck auf
einen Teilbereich des Werkstückes oder
auf die gesamte Vorrichtung erstreckt. Besonders zweckmäßig ist
es hingegen, wenn der Hohlkörper
einen verstellbaren oder austauschbaren Bereich der Wandung zur
Realisierung eines abweichend bemessenen Absaugraumes aufweist.
Hierdurch kann der Absaugraum in optimaler Weise an die Größe des Bearbeitungsbereichs
einerseits und die Entwicklung der Emissionen andererseits angepasst werden.
Beispielsweise kann der Hohlkörper
hierzu zylindrisch mit einer Mantelfläche ausgestattet sein, deren Überlappungsbereich
stufenlos einstellbar ist. Ebenso sind auch elastisch verformbare
Bereiche nach Art eines Faltenbalges denkbar.
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Weiterhin
erweist es sich als besonders sinnvoll, wenn für den Hohlraum zwischen der
Innenwandfläche
und der Außenwandfläche einerseits
und für
den Absaugraum andererseits eine Druckdifferenz einstellbar ist,
um so eine optimale Anpassung an die erforderliche Abdichtung des
Hohlkörpers
gegenüber
dem Werkzeug einerseits und an die Absaugung der gasförmigen Emissionen
andererseits zu erreichen. Die Druckdifferenz wird dabei beispielsweise
durch einen mit einer gemeinsamen Absaugung verbundenen Druckregler
erreicht.
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Dabei
ist es auch besonders empfehlenswert, wenn die jeweilige Absaugung
für den
Hohlraum zwischen der Innenwandfläche und der Außenwandfläche einerseits
und für
den Absaugraum andererseits unabhängig voneinander einstellbar
ist, wobei selbstverständlich
auch unterschiedliche Absaugungen zum Einsatz gelangen können. Der
jeweilige Druck in dem Hohlraum und in dem Absaugraum kann dabei
auch in einer wechselseitigen Abhängigkeit eingestellt werden,
so dass beispielsweise einem mittels eines Sensors erfassten Druckanstieg
im Inneren des Absaugraumes durch eine verstärkte Absaugung in dem Hohlraum
zur verbesserten Abdichtung entgegengewirkt werden kann.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, wenn
der Randbereich mit einer flexiblen oder elastisch verformbaren
Dichtung ausgestattet ist, um so die Abdichtung zu vereinfachen.
Die Dichtung formt sich aufgrund des Unterdrucks auf die Oberfläche des
Werkstücks
an und ermöglicht
so zugleich einen Ausgleich von Unebenheiten. Hierzu eignen sich
beispielsweise Abdichtbürsten
oder Dichtlippen.
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Eine
andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung der
vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, wenn der Hohlkörper mit einer
Einlassöffnung
für ein
Fluid in den Absaugraum, insbesondere für Umgebungsluft ausgestattet
ist, so dass eine dem abgesaugten Luftvolumen im Wesentlichen entsprechende
Umgebungsluftmenge in den Absaugraum nachströmen kann, und dadurch ein lediglich
geringfügiger
Unterdruck gegenüber
dem Umgebungsdruck einstellbar ist.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, wenn
die Innenwandfläche
an ihrer dem Absaugraum zugewandten Seite mit einer Prallplatte
verbunden ist, um so eine mögliche
Beschädigung
der Vorrichtung oder des Werkstücks
zu vermeiden.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird auch dadurch erreicht, dass die Vorrichtung wahlweise zur Positionierung
an einer einer Bearbeitungszone zugewandten oder abgewandten Oberfläche des
Werkstücks
ausgeführt
ist, um so die Bearbeitungszone insbesondere beim Einbringen von
Durchbrechungen in das Werkstück
beidseitig gegenüber
der Umgebung abzuschließen
und die in dem durch ein oder zwei Absaugräume eingeschlossenen Volumen
freigesetzten Emissionen zuverlässig
absaugen zu können.
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Aufgrund
des Unterdrucks in dem Hohlraum wird zugleich eine Haltekraft erzeugt,
welche die Vorrichtung vor unerwünschter
Verlagerung schützt.
Um die Position auch bei abgeschalteter Absaugung sicherstellen
zu können,
ist der Randbereich mit einem Haltemittel, insbesondere mittels
eines Magneten vorübergehend
an der Oberfläche
des Werkstücks
festlegbar, so dass die Vorrichtung insbesondere auch entgegen der
Schwerkraft an einer Unterseite des Werkstücks fixiert werden kann.
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Eine
besonders flexible Einsatzmöglichkeit wird
auch dadurch erreicht, dass die Absaugung mittels einer Schlauchleitung
mit der Absaugöffnung oder
dem Hohlraum verbunden ist, wobei der Hohlkörper bedarfsweise unabhängig von
der Absaugung oder weiteren Bauelementen der Vorrichtung eingeschränkt beweglich
ist.
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Bei
einer anderen, ebenfalls besonders praktischen Abwandlung, bei welcher
der Hohlkörper
ein Fenster aufweist oder abschnittsweise transparent ausgeführt ist,
kann die Materialbearbeitung zudem auch visuell von einem Bediener überwacht
werden.
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Die
zweitgenannte Aufgabe, ein an einer Vorrichtung in einem Randbereich
einer Wandung fixierbares Dichtungselement zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Dichtungselement unter Einschluss eines Absaugspalts gegenüber dem
Absaugraum dichtend gegen die Oberfläche des Werkstücks anlegbar
ist. Das Dichtungselement ermöglicht
dadurch in einfacher Weise durch den in dem Absaugspalt erzeugten
Unterdruck eine Abdichtung, ohne dass hierzu zugleich auch ein entsprechender
Unterdruck in dem Absaugraum wirkt. Vielmehr wird auch dann mittels
des Dichtungselementes eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der
Umgebung erreicht, wenn die dem Absaugraum zugeordnete Ab saugung
ausgeschaltet ist oder aufgrund des Bearbeitungsprozesses zeitweise
auf eine Absaugung verzichtet werden muss.
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Das
Dichtungselement kann in die Vorrichtung integriert werden. Besonders
einfach ist es hingegen, wenn das Dichtungselement nach Art einer Manschette
an der Wandung außenseitig
fixierbar ist und damit in einfacher Weise auch bei bereits vorhandenen
Vorrichtungen zum Auffangen von gasförmigen Emissionen problemlos
nachgerüstet
werden kann. Die Manschette wird hierzu mit der Wandung der Vorrichtung
dichtend verbunden, wobei eine eingeschränkte relative Beweglichkeit
möglich
ist.
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Das
Dichtungselement kann beispielsweise ein ringförmig geschlossenes U-Profil
aufweisen, dessen Schenkel gegen die Oberfläche des Werkstücks anlegbar
sind. Besonders Erfolg versprechend ist hingegen eine Weiterbildung,
bei der das Dichtungselement elastisch oder flexibel ausgeführt ist
und damit einen Ausgleich von unebenen Oberflächenbereichen des Werkstücks ermöglicht.
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Hierbei
erweist es sich als besonders hilfreich, wenn das Dichtungselement
zwei den Absaugspalt einschließende,
gegen die Oberfläche
des Werkstücks
anlegbare Dichtungslippen aufweist, die dadurch eine gute Dichtungswirkung
sicherstellen und eine einfache Herstellung ermöglichen. Die beiden beispielsweise
parallelen Dichtungslippen können
zur weiteren Vereinfachung auch einteilig miteinander verbunden
sein.
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Die
Erfindung lässt
verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt jeweils in einer Prinzipskizze in
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1 eine
Seitenansicht einer Schneidvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Auffangen von gasförmigen
Emissionen;
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2 die
in 1 gezeigte Vorrichtung in einer vergrößerten,
geschnittenen Seitenansicht.
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1 zeigt
eine Schneidvorrichtung 1 zur Materialbearbeitung eines
als Blech ausgeführten Werkstücks 2 in
einer Seitenansicht. Die Schneidvorrichtung 1 hat einen
an einem Zweiachssystem 3 verfahrbar angeordneten Laserschneidkopf 4,
der von einer Vorrichtung 5 zum Auffangen gasförmiger Emissionen
eingeschlossen ist. Eine demselben Zweck dienende weitere Vorrichtung 6 ist
an einer Unterseite 7 des Werkstücks 2 positioniert,
um eine Bearbeitungszone 8 rückseitig einzuschließen. Beide Vorrichtungen 5, 6 sind
mit einer nicht wei ter dargestellten Absaugung 9 verbunden,
um die freigesetzten Emissionen der Nachbehandlung zuzuführen.
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2 zeigt
die in 1 gezeigte Vorrichtung 6 zum Auffangen
der gasförmigen
Emissionen in einer vergrößerten,
geschnittenen Seitenansicht. Die Vorrichtung 6 ist hierzu
mit einem einen Absaugraum 10 einschließenden Hohlkörper 11 ausgestattet,
dessen Wandung 12 mit ihrem Randbereich 13 gegen eine
Unterseite 7 des lediglich andeutungsweise dargestellten
Werkstückes 2 dichtend
anlegbar ist. Diese Wandung 12 ist doppelwandig ausgeführt und
hat eine Innenwandfläche 14 und
eine zu dieser mittels eines Abstandhalters 15 beabstandete
Außenwandfläche 16,
die zwischen sich einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Hohlraum 17 einschließen. Dieser Hohlraum 17 ist
ebenfalls mit der Absaugung 9 verbunden, wobei jedoch eine
erhöhte
Druckdifferenz gegenüber
der Umgebung einstellbar ist. Die Abdichtung gegenüber der
Umgebung wird demnach unabhängig
von der Absaugung 9 des hierzu mit einer zentralen Absaugöffnung 18 ausgestatteten
Absaugraumes 10 durch den Unterdruck in dem Hohlraum 17 bestimmt.
Zum Ausgleich von Unebenheiten ist an dem Randbereich 13 an
der Innenwandfläche 14 und der
Außenwandfläche 16 jeweils
ein flexibles Dichtungselement 19 angeordnet. Der Hohlkörper 11 ist zusätzlich mit
einer Einlassöffnung 20 für Umgebungsluft
ausgestattet, um so einen Druckausgleich zu ermöglichen. Der Hohlraum 17 ist
weiterhin durch eine mit der Innenwandfläche 14 verbundene
Prallplatte 21 vor Beschädigungen geschützt.