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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Filterelementen
von explosiven Stäuben nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.
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Bei
der Bearbeitung von Werkstücken
aus Leichtmetallen, wie Aluminium oder Magnesium, fallen explosive
Stäube
an, die mit dem Rohgasstrom der Filtereinheit zugeführt werden.
Mit ihr werden die im Rohgas enthaltenen Schmutzteilchen, wie die
explosiven Stäube, Öldämpfe, Aerosole
und dergleichen, zurückgehalten.
Der aus der Filtereinheit austretende Reingasstrom wird dann dem
Arbeitsraum zugeführt.
Da sich die Filterelemente der Filtereinheit mit der Zeit zusetzen,
müssen
sie gereinigt werden. Bei der Reinigung besteht die Gefahr, dass
die explosiven Stäube
gezündet
werden, so dass es zu starken Explosionen oder Zündungen kommen kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren
und die gattungsgemäße Vorrichtung
so auszubilden, dass die Reinigung der Filtereinheit von explosiven
Stäuben
zuverlässig
und gefahrlos möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bei der gattungs gemäßen Vorrichtung
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
wird während
des Reinigungsvorganges das Filterelement vom Rohgasstrom getrennt
und somit offline gereinigt. Dadurch wird der Eintrag einer Zündquelle in
den Bereich dieses Filterelementes verhindert.
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Es
ist auch möglich,
das Filterelement vor dem Reinigungsvorgang so lange mit Stickstoff
oder sauerstoffreduzierter Luft zu fluten, bis der Sauerstoffgehalt
im Bereich des zu reinigenden Filterelementes unterhalb eines zur
Zündung
kritischen Wertes liegt. Dadurch kann es zu keiner Zündung während des
Reinigungsvorganges kommen.
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Vorteilhaft
wird der Sauerstoffgehalt in dem aus der Filtereinheit austretenden
Reingas geprüft. Liegt
der Sauerstoffgehalt unterhalb eines für eine Zündung kritischen Wertes, dann
kann ein Freigabesignal für
den Reinigungsvorgang von der Vorrichtung erzeugt werden. Der Reinigungsvorgang
wird dann gestartet, da der Sauerstoffgehalt im Bereich des Filterelementes
bzw. der Filtereinheit so gering ist, dass eine Zündung des
am Filterelement zurückgehaltenen
Staubes nicht möglich
ist.
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Zur
Reinigung wird auf das Filterelement wenigstens ein Stoßimpuls
ausgeübt,
wodurch das Filtertuch dieses Filterelementes in Schwingungen versetzt
wird, die so stark sind, dass die an ihm anhaftenden Stäube abfallen.
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Vorteilhaft
kann zur Erzeugung des Stoßimpulses
ebenfalls Stickstoff oder sauerstoffreduzierte Luft eingesetzt werden,
so dass die Gefahr einer Zündung
der explosiven Stäube
ausgeschlossen ist.
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Um
eine höhere
Sicherheit zu erreichen, ist es vorteilhaft, für die Zeit des Reinigungsvorganges das
Rohgasvolumen zu verringern und das Rohgas mit Stickstoff oder sauerstoffreduzierter
Luft anzureichern. Der Sauerstoff gehalt wird dadurch zuverlässig unterhalb
des für
eine Zündung
kritischen Wertes gehalten.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
hat die Leitung, über
die Stickstoff oder sauerstoffreduzierte Luft kurz vor dem Reinigen
des Filterelementes der Filtereinheit zugeführt wird. Dadurch wird der
Sauerstoffgehalt in der Filtereinheit unterhalb des für eine Zündung kritischen
Wertes gehalten. Vorteilhaft sitzt in der Leitung ein Schließelement,
wie eine Klappe, die bei Bedarf geöffnet oder geschlossen wird.
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Vorteilhaft
mündet
die Leitung in eine Zuführleitung
für das
Reingas. Der zugeführte
Stickstoff oder die sauerstoffreduzierte Luft vermischen sich mit
dem durch die Zuführleitung
strömenden
Reingas, dessen Sauerstoffgehalt dadurch unterhalb des für eine Zündung kritischen
Wertes gehalten wird.
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Die
Zuführleitung
für das
Reingas zweigt von einer Leitung ab, die an die Filtereinheit angeschlossen
ist und durch die das gefilterte Reingas strömt.
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Das
Schließelement
wird in Abhängigkeit vom
Sauerstoffgehalt des durch die an die Filtereinheit angeschlossenen
Leitung strömenden
Reingases betätigt.
Ist der Sauerstoffgehalt des Reingases zu hoch, wird das Schließelement
geöffnet,
so dass dem zum Arbeitsraum strömenden
Reingas Stickstoff oder sauerstoffreduzierte Luft zugeführt wird.
Dadurch wird der Sauerstoffgehalt im Reingas und damit auch im zu
dem Arbeitsraum strömenden
Rohgas verringert. Sobald der Sauerstoffanteil im Rohgas wieder
unterhalb des für
eine Zündung
kritischen Wertes liegt, wird ein Steuersignal erzeugt, mit dem das
Schließelement
geschlossen wird.
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Im
Arbeitsraum befindet sich wenigstens eine Werkzeugmaschine, auf
der Werkstücke
aus Aluminium oder Magnesium bearbeitet werden. Der Arbeitsraum
wird von einer Umkleidung geschlossen, in die die Zuführleitung
für das
Reingas sowie eine das Rohgas zur Filtereinheit führende Leitung
angeschlossen sind.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung.
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Die
Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf der Reinigung von
Filterelementen. In einem Arbeitsraum 1 befindet sich wenigstens
eine Werkzeugmaschine 2, mit der Werkstücke vorzugsweise spanend bearbeitet
werden. Dem Arbeitsraum wird über
wenigstens eine Zuführleitung 3 Reingas
zugeführt.
Gleichzeitig gelangt in den Arbeitsraum 1 auch Leckageluft 4.
Beispielhaft wird über
die Zuführleitung 3 das
Reingas in einer Menge von etwa 1800 m3/h
zugeführt.
Der Leckageluftanteil beträgt
beispielsweise etwa 300 m3/h.
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Bei
der Bearbeitung der Werkstücke
in der Werkzeugmaschine 2 entstehen Späne, die sich mit im Arbeitsraum 1 befindlichem
Staub, mit Aerosolen, Rauch, Flitter und dergleichen mischen. Diese
insgesamt als Schmutzteilchen bezeichnete Mischung wird zusammen
mit dem Reingas und der Leckageluft 4 über wenigstens eine Abzugleitung 5 ständig aus
dem Arbeitsraum als Rohgas abgesaugt. Beispielhaft werden etwa 2000
m3/h aus dem Arbeitsraum 1 abgesaugt. Über die
Absaugleitung 5 wird das Rohgas wenigstens einer Filtereinheit 6 zugeführt, in
der das Rohgas von den Schmutzteilchen getrennt wird. Aus der Filtereinheit 6 strömt das Reingas,
das je nach Art der Filter in der Filtereinheit 6 nur noch
einen minimalen Reststaubgehalt hat, der vorteilhaft kleiner als
0,1 mg/m3 beträgt. Ein Teil des Reingases
entweicht der Filtereinheit 6 über wenigstens eine Leitung 7.
Von der Leitung 7 zweigt die Zuführleitung 3 ab, über die
ein anderer Teil des Reingases in der beschriebenen Weise dem Arbeitsraum 1 zugeführt wird.
Auf diese Weise wird der Arbeitsraum 1 ständig mit
Reingas durchspült,
das die Schmutzteilchen aufnimmt und als Rohgas der Filtereinheit 6 zugeführt wird.
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Die
Filtereinheit 6 hat wenigstens einen Vorabscheider 8,
in dem bereits der größte Anteil
an Schmutzteilchen im Rohgas zurückgehalten
wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
werden im Arbeitsraum 1 auf der Werkzeugmaschine 2 Aluminiumteile
bearbeitet, so dass im Arbeitsraum Aluminiumspäne anfallen. Die Aluminiumbearbeitung
im Arbeitsraum 1 erfolgt in Trockenbearbeitung, so dass entsprechend
trockene Aluminiumspäne
anfallen. Im Vorabscheider werden diese trockenen Aluminiumspäne weitgehend
vollständig
zurückgehalten.
Mehr als 99% dieser Aluminiumspäne
werden im Vorabscheider 8 aus dem Rohgas ausgeschieden.
Die abgeschiedenen Aluminiumspäne
fallen nach unten in wenigstens einen Auffangbehälter 9. Der Vorabscheider 8 ist
in bekannter Weise ausgebildet, so dass er auch nicht näher beschrieben
wird.
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An
den Vorabscheider 8 schließen Filterelemente 10 an,
durch die das Gas im Anschluss an den Vorabscheider 8 strömt und in
denen die noch im Gas enthaltenen Aluminiumstäube, Öldämpfe und Aerosole zurückgehalten
werden. Die Filterelemente 10 sind vorzugsweise Filtertaschen,
die vom Rohgas in bekannter Weise durchströmt werden. Die auszuscheidenden
Teilchen (Aluminiumstaub, Öldämpfe und
Aerosole) werden an der Außenseite
der Filtertaschen zurückgehalten.
Das so gefilterte Rohgas tritt dann aus der Leitung 7 als
Reingas aus der Filtereinheit 6 aus.
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Die
auf der Außenseite
der Filtertaschen 10 sitzenden Schmutzteilchen werden von
Zeit zu Zeit entfernt, um die Filterleistung aufrechtzuerhalten. Hierzu
wird das Filtertuch der Filtertaschen 10 in Schwingung
versetzt, so dass die haftenden Schmutzteilchen nach unten in einen
(nicht dargestellten) Staubsammelbehälter fallen. Hier werden diese
feinen Schmutzteilchen in bekannter Weise einer Austragvorrichtung
zugeführt.
Um das Filtertuch in Schwingungen zu versetzen, wird beispielsweise ein
Spülluftimpuls
mittels einer (nicht dargestellten) Spülklappe erzeugt, gegebenenfalls
mehrmals in kurzen Zeitintervallen hintereinander. Dieser Spülluftimpuls
versetzt das Filtertuch in Schwingungen, so dass die daran haftenden
Staubteilchen abfallen.
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Der
Anteil der an den Filterelementen 10 zurückgehaltenen
Schmutzteilchen ist kleiner als etwa 1%. Als Filterelemente werden
mikroporige Filterelemente eingesetzt, damit die feinen Staubteilchen
zuverlässig
beim Durchströmen
des Rohgases zurückgehalten
werden.
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Bei
der Aluminium- oder Magnesiumbearbeitung entstehen explosive Stäube, die
bei einer entsprechenden Zündquelle
zu Explosionen führen.
Insbesondere bei der beschriebenen Abreinigung der Filterelemente 10 entsteht
ein zündfähiges Gemisch. Damit
es nicht zu einer unbeabsichtigten Explosion kommt, wird das zu
reinigende Filterelement 10 vom Rohgasstrom abgetrennt
und offline gereinigt. Zur Abtrennung des Rohgas- bzw. Abluftstromes
werden Klappen eingesetzt, die sich in Strömungsrichtung des Rohgases
vor dem zu reinigenden Filterelement 10 befinden. Die entsprechende
Klappe wird geschlossen, so dass der Rohgasstrom nicht zu dem zu reinigenden
Filterelement 10 gelangt. Dadurch wird der Eintrag einer
Zündquelle
zuverlässig
verhindert. Das abgetrennte Filterelement 10 wird in der
beschriebenen Weise durch mindestens einen Spülluftimpuls beaufschlagt, so
dass die an ihm haftenden Stäube,
Dämpfe
und Aerosole abfallen. Sobald dieses Filterelement gereinigt ist,
wird die entsprechende Klappe geöffnet,
so dass das Rohgas durch dieses Filterelement strömen kann.
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Da
die Filtereinheit 6 in der Regel mehrere Filterelemente 10 aufweist,
werden nacheinander die einzelnen Filterelemente 10 in
der beschriebenen Weise vom Rohgasstrom abgetrennt und offline gereinigt.
Dementsprechend ist jedem Filterelement 10 eine Klappe
vorgeschaltet, die entsprechend geschlossen wird.
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Um
eine noch höhere
Sicherheit gegen die unbeabsichtigte Explosion zu erreichen, werden
die Filterelemente 10 vor dem Reinigungsvorgang mit Stickstoff
oder sauerstoffreduzierter Luft geflutet. Dadurch wird der Sauerstoffanteil
so stark verringert, dass eine Zündung
des Leichtmetallstaubes nicht möglich
ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Stickstoffanteil während
des Reinigungsprozesses 90%. Dadurch ist eine Zündung des explosiven Staubes
nicht möglich.
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Damit
der Sauerstoffgehalt zuverlässig
unterhalb eines für
die Zündung
notwendigen Gehalts im Rohgas gehalten wird, wird der Sauerstoffgehalt
in dem durch die Leitung 7 strömenden Reingas gemessen. Liegt
der Sauerstoffgehalt unterhalb des für die Zündung kritischen Maßes, erfolgt über die
Steuerung der Anlage ein Freigabesignal, mit dem die Reinigung der
Filterelemente 10 gestartet wird. Ist der Sauerstoffgehalt
noch zu hoch, wird, über
die Anlagensteuerung gesteuert, so lange Stickstoff oder sauerstoffreduzierte
Luft dem Rohgas zugeführt,
bis der in der Leitung 7 gemessene Sauerstoffgehalt des Reingases
unterhalb des kritischen Wertes liegt.
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Vorteilhaft
wird für
die Spülluft
anstelle von Druckluft ebenfalls Stickstoff oder sauerstoffreduzierte
Luft eingesetzt.
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Während des
Reinigungsvorganges der Filterelemente 10 kann der Volumenstrom
des Rohgases in der Absaugleitung 5 verringert und mit
Stickstoff oder auch sauerstoffreduzierter Luft so angereichert
werden, dass in der Filtereinheit 6 beim Abreinigen der
Filterelemente 10 kein zündfähiges Gemisch entstehen kann.
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Der
Zuführleitung 3 kann
volumenstromgeregelt Frischluft von außen zugeführt werden. Vorteilhaft wird
dem Reingas in der Zuführleitung 3 auch
gesteuert Stickstoff über
eine Leitung 11 zugeführt,
in der sich eine Klappe 12 befindet. Der Stickstoff wird einer
Stickstoffquelle 13 entnommen, die beispielsweise durch
entsprechende Gasflaschen gebildet sein kann. Durch die Zuführung von
Stickstoff über die
Leitung 11 wird das in den Arbeitsraum eintretende Reingas
bereits mit Stickstoff angereichert. Der Anteil an Stickstoff in
dem in den Arbeitsraum 1 eintretenden Reingas kann bereits
so hoch sein, dass eine Zündung
des im Arbeitsraum entstehenden explosiblen Staubes ausgeschlossen
ist. Die Klappe 12 in der Leitung 11 wird durch
die Steuerung der Anlage in Abhängigkeit
von dem Sauerstoffanteil des durch die Leitung 7 strömenden Reingases
geöffnet bzw.
geschlossen. Ist der Sauerstoffanteil des durch die Leitung 7 strömenden Reingases
noch zu hoch, wird die Klappe 12 gesteuert so lange geöffnet und damit
Stickstoff oder auch sauerstoffreduzierte Luft der Leitung 3 zugeführt, bis
der Sauerstoffanteil des durch die Leitung 7 strömenden Reingases
unterhalb des für
eine Explosion oder Zündung
kritischen Wertes liegt. Dann wird die Klappe 12 durch
die Steuerung geschlossen und ein Signal zur Reinigung des jeweiligen
Filterelementes 10 gegeben.
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Die
beschriebene Anlage ermöglicht
eine gefahrlose Reinigung der Filterelemente bei der Aluminium-
oder Magnesiumbearbeitung von Werkstücken. Die hochexplosiven Aluminium-
bzw. Magnesiumstäube
können
beim Reinigungsvorgang der Filterelemente 10 nicht zünden, da
der Sauerstoffgehalt stets unterhalb des für eine Zündung notwendigen Gehaltes
gehalten wird. Die hierfür
vorgesehene Zuführung
von Stickstoff oder sauerstoffreduzierter Luft ist problemlos und
kostengünstig
möglich.
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Das
Reingas muss nicht im Kreislauf geführt sein, wie anhand des Ausführungsbeispieles
beschrieben worden ist. So kann Stickstoff oder sauerstoffreduzierte
Luft erst kurz vor dem Abreinigen der Filterelemente 10 zugeführt werden.
Im Bereich der Leitung 7 wird der Restsauerstoffgehalt
gemessen. Liegt er oberhalb des kritischen Wertes, wird Stickstoff
oder sauerstoffreduzierte Luft so lange zugeführt, bis der Sauerstoffgehalt
im Reingas unterhalb des kritischen Wertes liegt.
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Die
Filtereinheit 6 hat bevorzugt den Vorabscheider 8.
Je nach Anwendungsfall kann die Filtereinheit 6 auch ohne
einen solchen Vorabscheider 8 ausgeführt sein.