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Die
Erfindung betrifft die Reinigung schmiermittelhaltiger Abluft. Schmiermittelhaltige
Abluft fällt insbesondere
an, wenn bei der Bearbeitung, beispielsweise Umformung, von, insbesondere
metallischen, Werkstücken
eine kontaktlose, beispielsweise sprühende oder kontaktgebende,
beispielsweise durch Rollenwalzen erfolgende Befettung der Werkstücke erfolgt.
Die Werkstücke
können
dabei spangebend oder spanfrei bearbeitet oder umgeformt werden.
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Aufgrund
von Umweltauflagen ist es bekannt, die schmiermittelhaltige Abluft,
die sogenannte Rohluft, von der Bearbeitungsmaschine abzusaugen.
Hierfür
ist beispielsweise ein Gebläse
oder Ventilator vorgesehen.
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Die
Abluft kann dann in einer speziell hierfür vorgesehenen Vorrichtung
unter Abscheidung der Schmiermittel gereinigt werden, wobei beispielsweise
ein Abluftrohr vorgesehen werden kann, welches die Abluft von der
Bearbeitungsmaschine zu der Reinigungsvorrichtung führt.
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Es
besteht hierbei jedoch grundsätzlich
die Gefahr von Explosionen in der Bearbeitungsmaschine, da die bei
der Bearbeitung entstehende schmiermittelhaltige Luft unter bestimmten
Bedingungen eine explosionsfähige
Atmosphäre
bereitstellen kann.
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Es
kann daher bei den Systemen des Standes der Technik in der Bearbeitungsmaschine
lediglich sehr niedrig konzentriertes Schmiermittel eingesetzt werden,
welchem Wasser in einem Volumenverhältnis von mehr als 80 bis 85%
beigesetzt ist, um eine Explosionsgefahr weitestgehend auszuschließen. Diese
niedrig konzentrierte Schmiermittellösung ist jedoch nicht sehr
effektiv.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Verwendung
von höher
konzentrierten Schmiermitteln zu ermöglichen und insgesamt die Sicherheit
bei der Bearbeitung von Werkstücken
unter Einsatz von Schmiermitteln zu erhöhen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe gemäß einem
ersten Aspekt mit den Merkmalen des Anspruches 1. Demnach wird eine
Vorrichtung zur Reinigung schmiermittelhaltiger Abluft, umfassend
eine Einrichtung zur Abscheidung von Schmiermitteln aus der Abluft,
vorgesehen, wobei die Vorrichtung gesonderte Mittel zum Schutz vor
Explosionen der Abluft aufweist.
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Die
Idee der Erfindung besteht gemäß dem ersten
Aspekt demnach darin, eine gesicherte Reinigungsvorrichtung bereitzustellen.
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Auf
diese Weise wird ein relativ sicheres Absaugen der Abluft aus der
Bearbeitungsmaschine ermöglicht,
so dass die Abluft von der Bearbeitungsmaschine insbesondere in
einem gleichbleibenden Volumenstrom abgesaugt werden kann. Dadurch,
dass eine kontinuierliche Absaugung in eine gesicherte Reinigungsvorrichtung
erfolgt, wird die Gefahr von Explosionen in der Bearbeitungsmaschine
minimiert. Sollte bei der Bearbeitung von Werkstücken beispielsweise ein Funke
entstehen, so wird dieser durch den konstant anliegenden Absaugestrom
unmittelbar mit in die Reinigungsvorrichtung abgesaugt.
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Es
können
unter Bereitstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit nunmehr
auch konzentriertere Schmiermittel eingesetzt werden, ohne dass
unmittelbar Gefahren für
die Bedienpersonen bestehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
jedoch auch unabhängig
von der kontinuierlichen Absaugung eine erhöhte Sicherheit bei der Bearbeitung
von Werkstücken
unter Einsatz von Schmiermitteln, da nunmehr an der Reinigungsvorrichtung
die Gefahr einer Entstehung von Zündquellen minimiert wird.
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Hierfür können verschiedenste
Mittel zum Schutz bei Explosionen vorgesehen sein. Beispielsweise
können
Mittel vorgesehen sein, welche schon die Bildung gefährlicher
explosionsfähiger
Atmosphären
innerhalb der Vorrichtung verhindern oder einschränken (sogenannter
primärer
Explosionsschutz). Weiterhin können
Mittel vorgesehen sein, welche die Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären durch
Vermeiden der Entstehung von Zündquellen
verhindern (sogenannter sekundärer
Explosionsschutz). Schließlich
können
auch Mittel vorgesehen werden, welche die Auswirkungen einer Explosion,
sofern sie denn auftritt, auf ein unbedenkliches Maß reduzieren
(sogenannter tertiärer oder
konstruktiver Explosionsschutz).
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Als
gesonderte Mittel zum Schutz vor Explosionen werden im Sinne der
vorliegenden Patentanmeldung alle Mittel angesehen, welche nicht
ohnehin schon konstruktionsbedingt bei herkömmlichen Reinigungsvorrichtungen
vorhanden sind und daher nicht speziell dem Explosionsschutz dienen.
So kann beispielsweise ein herkömmliches
Vorrichtungsgehäuse
nicht als gesondertes Mittel zum Schutz vor Explosionen im Sinne
der vorliegenden Patentanmeldung angesehen werden, obwohl es die
Ausbreitung einer Explosion möglicherweise
minimal, aber eben nicht sicher verhindert. Als gesondertes Mittel
kann hingegen beispielsweise eine gesonderte Druckentlassungskammer
oder insbesondere auch ein im Hinblick auf den Explosionsschutz
verstärkter
Wandbereich eines Gehäuses
angesehen werden.
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Explosionen
entstehen im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere infolge
bestimmter Druckkonstellationen der Abluft und unter Vorhandensein
von Zündquellen,
wie beispielsweise Funken, glühenden
Oberflächen
oder elektrostatischen Entladungen.
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Unter
Schmiermitteln oder Schmierstoffen werden im Sinne der vorliegenden
Patentanmeldung insbesondere Mittel angesehen, welche zur Schmierung
bei der Bearbeitung von Werkstücken
eingesetzt werden und beispielsweise der Verhinderung von Reibung
und Verschleiß,
aber auch der Kühlung dienen.
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Dementsprechend
sind auch sogenannte Kühlschmierstoffe,
welche vorwiegend bei Zerspanungsprozessen eingesetzt werden, von
der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Die
Schmierstoffe bestehen dabei prinzipiell aus einer Basisflüssigkeit,
insbesondere Öl,
sowie gegebenenfalls aus weiteren Inhaltsstoffen, den Additiven.
Die Erfindung betrifft hierbei insbesondere flüssige Schmierstoffe, beispielsweise
Schmieröle oder
auch die bereits genannten Kühlschmierstoffe.
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Die
Abluft kann daher insbesondere aus einem Ölnebel bestehen.
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Nicht
betroffen sind von der vorliegenden Erfindung daher insbesondere
Stäube
oder Staubströme,
für welche
gänzlich
andere Voraussetzungen bestehen. Insbesondere bestehen bei Stäuben vollkommen
andere Anforderungen an die Reinigung und auch an die Explosionsvorsorge.
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Des
Weiteren besteht die Möglichkeit,
dass die Schmierstoffe flüchtige
Bestandteile aufweisen, welche in die Abluft gelangen. Von der Erfindung
sind daher auch schmiermittelbestandteilaufweisende Ablüfte betroffen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst eine Einrichtung zur Abscheidung der Schmiermittel aus der
Abluft. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere
mechanische Filterelemente handeln, durch welche die Abluft durchgeführt wird, und
in welche die Schmiermittelpartikel abgelagert werden. Es kann sich
bei der Abscheidungseinrichtung aber auch um gänzlich andere Einrichtungen handeln,
beispielsweise um Systeme, bei denen eine Abscheidung oder Vorabscheidung
durch die Anordnung einer Elektrode im Abluftstrom erfolgt. Denkbar ist beispielsweise
aber auch eine Abscheideeinrichtung, bei welcher die Abluft gekrümmte, sich
trichterartig verjüngende
Wandungsbereiche der Abscheideeinrichtung durchläuft, wobei auch ein Einlass
zur Beladung der Abluft mit Wasser vorgesehen sein kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zum Schutz
vor Explosionen der Abscheideeinrichtung zugeordnet. Dies ermöglicht einen
besonders effektiven Schutz vor Explosionen. Ergänzend oder alternativ können die
Mittel aber auch derart vorgesehen sein, dass sie nicht unmittelbar
der Abscheideeinrichtung zuordenbar sind.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Abscheideeinrichtung
einen mechanischen Durchströmfilter
auf. Dies ermöglicht
eine besonders einfache Reinigung der Abluft. So kann ein Abluftrohr
die Abluft, z. B. unter Zuhilfenahme eines Gebläses oder Ventilators, von der
Bearbeitungsmaschine herkommend, dem mechanischen Durchströmfilter
zuführen.
Als Durchströmfilter
im Sinne der Patentanmeldung ist insbesondere ein Filter zu verstehen,
durch welchen der gesamte Abluftstrom hindurchgeführt wird
und der auf mechanische Weise, also insbesondere siebartig, öl- oder
schmiermittelhaltige Abluftbestandteile zurückhält, welche sich in dem Filter
sammeln und den Filter hinab ablaufen können. Üblicherweise handelt es sich
bei solchen Filtern um Gewebefilter, also Matten oder Vliese enthaltene
Filter.
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Der
Durchströmfilter
kann im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung vorteilhafterweise
mehrere Filterelemente, beispielsweise ein Hauptfilterelement und
mehrere Vorfilterelemente umfassen. So kann das Hauptfilterelement
beispielsweise becherartig ausgebildet sein und von den zylindrisch ausgebildeten
Vorfilterelementen, in besonders vorteilhafterweise existieren derer
zwei, konzentrisch umgeben sein. Der Durchströmfilter kann allerdings auch aus
lediglich einem Hauptfilterelement bestehen.
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Zur
Erreichung eines Explosionsschutzes kann der Durchströmfilter
elektrisch leitendes Material aufweisen. Dieses elektrisch leitende
Material kann beispielsweise allen Filterelementen oder auch nur
einem der Filterelemente zugeordnet sein. Effektiver wird der Durchströmfilter
jedoch, je mehr der Filterelemente elektrisch leitendes Material
aufweisen.
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Durch
die Verwendung von elektrisch leitendem Material kann verhindert
werden, dass es zu Entladungen an den üblicherweise nicht leitfähigen Filterelementen
kommt. Somit wird das Entstehen einer möglichen Zündquelle verhindert.
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Als
elektrisch leitendes Material werden hierbei insbesondere Metalle
verstanden, welche bei einer Umgebungstemperatur von 25°C typischerweise eine
elektrische Leitfähigkeit
von mehr als 106 S/m (Siemens pro Meter)
aufweisen. Herkömmliche Durchströmfilter
bestehen, wie bereits oben angemerkt, üblicherweise aus Nichtleitern
und weisen typischerweise bei 25°C
Leitfähigkeiten
von weniger als 10–8 S/m auf. Das elektrisch
leitende Material muss im Sinne der vorliegenden Erfindung jedenfalls dazu
geeignet sein, Entladungen aufgrund mangelnder Leitfähigkeit
zu verhindern.
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Die
Leitfähigkeit
eines Filterelementes kann hierbei auf verschiedene Arten erreicht
werden. So kann das Filterelement beispielsweise selbst aus leitenden
Materialien, insbesondere Metall, gebildet sein und beispielsweise
ein Gewebe aus Metallfäden,
insbesondere sogenannte Demisterplatten, aufweisen. Alternativ ist
aber auch vorstellbar, dass das Filterelement herkömmliche,
nicht leitende Filtermaterialien aufweist, welche in eine aus einem
Leitermaterial gebildete, käfigartige
Aufnahmevorrichtung eingeführt
werden, wobei die käftigartige
Aufnahme insbesondere auch einen Faradayischen Käfig darstellt. Eine weitere
Möglichkeit
besteht darin, dass ein herkömmliches
Filterelement, insbesondere wenn es sich um das zentrale Hauptfilterelement
handelt, von einer leitfähigen
Membrane ummantelt wird. Diese kann insbesondere derart ausgebildet
sein, dass die schmiermittelhaltige Abluft die Membrane von einer Richtung
außerhalb
des Filters nach innerhalb des Filters durchströmen kann, wobei insbesondere Schmierstoffpartikel
an dem Filter abgelagert werden, eine Rückbewegung für die Schmierstoffpartikel jedoch
von innerhalb des Filters nach außerhalb des Filters aufgrund
der Eigenschaften der Membrane nicht mehr möglich ist. Grundsätzlich könnte die Membrane
allerdings auch genau andersherum angeordnet sein, derart, dass
die in der Abluft enthaltenen Schmierstoffpartikel die Membrane
bei einem Durchströmen
des Filters von außerhalb
des Filters nach innerhalb des Filters gar nicht erst durchtreten können. Eine
solche Ausrichtung der Membrane ist besonders sinnvoll, sofern die
Membrane das zentrale Hauptfilterelement nicht an deren Außenumfang ummantelt,
sondern vielmehr im Bereich des Innenumfanges des Hauptfilterelementes
angeordnet ist.
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Die
verschiedenen leitfähigen
Filterelemente können
hierbei beliebig kombiniert werden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Durchströmfilter eine
Erdung auf. Auch hierdurch wird die Entstehung einer möglichen
Zündquelle
vermieden. Insbesondere kann es nicht zu Zündungen aufgrund statischer Aufladungen
des Filters kommen. Es ist hierbei vorstellbar, dass jedes Filterelement
eine separate Erdung aufweist oder auch alle Filterelemente eine
gemeinsame Erdung. Schließlich
ist vorstellbar, dass ein den Durchströmfilter umgebendes Gehäuse eine Erdung
aufweist und der Filter derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass die
Erdung auch den Filter betrifft.
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Vorteilhafterweise
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine dem Durchströmfilter
vorgeschaltete Eingangskammer des Gehäuses sowie einem dem Durchströmfilter
nachgeschaltete Ausgangskammer des Gehäuses auf, wobei die Eingangskammer
beispielsweise mit dem Abluftrohr verbunden sein kann und die Ausgangskammer
mit einem Reinluftablassrohr oder Abzugsrohr, welches insbesondere
mit einem Ventilatorelement zur Erzeugung des für den Absaugstrom notwendigen
Unterdruckes verbunden ist. Es sind grundsätzlich jedoch auch Ausgestaltungen
denkbar, in denen das Ventilatorelement der Eingangskammer, auch
Rohgaskammer genannt, zuordenbar ist.
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Den
beiden Kammern kann hierbei eine Messeinrichtung zugeordnet sein,
welche eine Ermittlung der Druckdifferenz in den beiden Kammern ermöglicht.
Auf diese Weise kann insbesondere festgestellt werden, wann der
zwischen den beiden Kammern angeordnete Durchströmfilter zugesetzt ist, d. h.
der Filter derartig viele Schmiermittelpartikel absorbiert hat,
welche nicht vom Filter abgeflossen sind, dass nun weniger bis gar
keine Abluft mehr durch den Filter durchströmen, beziehungsweise kein angemessener
Unterdruck mehr in der Eingangskammer entstehen kann.
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Wird
ein kritischer Schwellwert der Druckdifferenz erreicht, so kann
insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass automatisch eine
dem Gehäuse zugeordnete
Druckluftzufuhr aktiviert wird. Vorteilhafterweise ist diese Druckluftzufuhr
der Ausgangskammer zugeordnet und kann bei Erreichen des Schwellwertes
den Druck in der Ausgangskammer derart erhöhen, dass der Durchströmfilter aufgrund
des höheren
Druckes in der Ausgangskammer relativ zu der Eingangskammer eine,
wenn auch nur sehr geringe, Ausdehnung erfährt, wobei die Schmiermittel-
oder Ölpartikel
aus dem Filter herausgepresst werden und insbesondere in die Ausgangskammer
ablaufen können.
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Die
Ausgangskammer kann zum Ablaufen des aus der Abluft gefilterten
Schmiermittels einen Schmiermittelabfluss aufweisen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Vorrichtung weist diese eine Explosionsdruckentlastungseinrichtung
auf. So kann das Gehäuse,
insbesondere im Bereich der Eingangskammer, eine Sollbruchstelle
aufweisen, welche bei Erreichen eines gewissen Grenzdruckes, beispielsweise
0,1 bis 0,2 bar, zerbrechen oder zerbersten kann. Auf diese Weise
kann eine in der Kammer entstehende, einer Explosion vorangehende
oder sogar eine mit der Explosion einhergehende Druckerhöhung ausgeglichen
werden. Vorteilhafterweise weist die Explosionsdruckentlastungseinrichtung
eine außerhalb
des Gehäuses
angebrachte Entlastungskammer auf, welche über die Sollbruchstelle mit
der Eingangskammer des Gehäuses
verbunden ist. Die Kammer kann hierbei insbesondere als Flammenabsorber
dienen, so dass die bei einer Explosion möglicherweise entstehende Flamme
reduziert oder vernichtet und die Sicherheit der Vorrichtung insgesamt erhöht wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Erfindung
ein System, umfassend eine Maschine zur Bearbeitung von Werkstücken unter
Einsatz von Schmiermitteln, ein Abluftrohr zur Ableitung von schmiermittelhaltiger Abluft
und eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24. Insbesondere
kann durch das erfindungsgemäße System
die Gefahr einer Explosion von der Bearbeitungsmaschine auf die – explosionsgeschützte – Reinigungsvorrichtung
verlagert werden. Die Bearbeitungsmaschine braucht daher insbesondere
keine zum Zwecke des konstruktiven Explosionsschutzes vorgesehenen
verstärkten
Wandbleche aufweisen, und kann daher einfacher hergestellt werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Durchströmfilter
gemäß Anspruch
26. Die Ausführungen
bezüglich
des Durchströmfilters
der Vorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung sind identisch auf diesen Aspekt
der Erfindung übertragbar.
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Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung schmiermittelhaltiger
Abluft, wobei die Abluft über
ein Abluftrohr von einer Maschine zur Bearbeitung von Werkstücken abgeführt wird
und anschließend
unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis
24 gereinigt wird.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren. Darin zeigen:
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1 in
einer sehr schematischen, teilweise blockschaltbildartigen Darstellung
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung
in einer teilgeschnittenen Seitenansicht,
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2 eine
zweite, sich von der ersten Ausführungsform
lediglich bezüglich
der Anordnung von Ablufteinlass und Explosionsdruckentlastungseinrichtung
unterscheidende Vorrichtung in geschnittener, sehr schematischer
Aufsicht,
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3a eine
schematische, perspektivische Darstellung eines in 1 und 2 lediglich
sehr schematisch dargestellten äußeren Filterelementes 18 des
Durchströmfilters 14,
welcher in den Ausführungsbeispielen
gemäß der 1 und 2 identisch
zum Einsatz kommt,
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3b eine
schematische Aufsicht des in 3a dargestellten
Filterelementes 18, und
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung
in einer schematischen Darstellung unter Weglassung des Deckelelementes,
mit verstärkten
Wandbereichen des Gehäuses,
und
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5 in
einer Darstellung gemäß 4 ein viertes
Ausführungsbeispiel
in schematischer Darstellung, ohne verstärkten Wandbereich, jedoch mit der
Reinigungsvorrichtung zugeordneten Sprühelementen und Sensoren.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur
Reinigung schmiermittelhaltiger Abluft. Der Reinigungsvorrichtung 10 ist
an ihrer bezüglich 1 linken
Seite ein Abluftrohr 11 zugeordnet, über welches schmiermittelhaltige
Luft, beispielsweise Ölnebel, von
einer nicht dargestellten Werkstückbearbeitungsmaschine
abgezogen werden kann. Die Bearbeitungsmaschine dient dabei insbesondere
der Bearbeitung von metallischen Werkstücken, bei welchen beispielsweise Öle als Schmiermittel,
z. B. als Umformmittel, Stanzhilfsmittel, Ziehmittel oder dergleichen,
zum Einsatz kommen. In der Maschine kann beispielsweise eine spanlose
oder eine spangebende Bearbeitung, wie beispielsweise ein Drehen,
Fräsen
oder Schleifen der Werkstücke,
erfolgen.
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Die
schmiermittelhaltige Abluft wird über das Abluftrohr 11 in
Richtung A in ein Gehäuse 12 der Reinigungsvorrichtung 10 eingeleitet,
wobei die gereinigte Luft das Gehäuse 12 über ein
Abzugrohr 13 in Richtung B verlassen kann. Die gereinigte
Luft kann sodann beispielsweise aus dem System (bestehend aus Reinigungsvorrichtung,
Abluftrohr und Bearbeitungsmaschine) abgeleitet werden, oder alternativ
dem System, beispielsweise als Sprühluft bei einer kontaktlosen
Befettung, wieder zugeführt
werden.
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Damit
die Abluft überhaupt
von der nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine abgezogen werden
kann, ist der Reinigungsvorrichtung 10, vorzugsweise im
Bereich des Abzugrohres 13, eine nicht dargestellte Ventilationseinrichtung
zugeordnet, welche in dem Gehäuse 12 und
auch dem Abluftrohr 11 einen Unterdruck erzeugt. Aufgrund
dieses Unterdruckes wird die schmiermittelhaltige Luft in der Bearbeitungsmaschine
während
der Bearbeitung von Werkstücken
unmittelbar in das Abluftrohr 11 gesogen. Hierbei arbeitet
die nicht dargestellte Ventilationseinrichtung vorzugsweise durchgängig, so
dass im Bereich des Abluftrohres 11 ein kontinuierlicher
Volumenstrom hin zur Reinigungsvorrichtung 10 entsteht und
sich im Bereich der Bearbeitungsmaschine keine Abluft ansammeln
kann.
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Innerhalb
des Gehäuses 12 der
Reinigungsvorrichtung 10 ist ein mechanischer Durchströmfilter 14 angeordnet,
welcher im Querschnitt eine U-förmige
Grundstruktur aufweist und das Gehäuse 12 in zwei Kammern,
nämlich
eine Eingangskammer 15 sowie eine Ausgangskammer 16,
unterteilt.
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Der
Durchströmfilter 14 ist
in den dargestellten Ausführungsbeispielen
dreilagig ausgebildet und weist ein zentrales Hauptfilterelement 17 sowie
ein erstes und zweites Vorfilterelement 18 und 19 auf. Während das
Hauptfilterelement 17 gemäß 1 beispielsweise
einen U-förmigen
Querschnitt aufweist, und insgesamt topfförmig ausgebildet ist, umgeben
die beiden Vorfilterelemente 18 und 19 das Hauptfilterelement 17 konzentrisch.
Diesbezüglich wird
insbesondere auf 2 verwiesen, welche ein ganz ähnliches,
bezüglich
des Durchströmfilters 14 identisches
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 10 zeigt.
Aus 2 wird deutlich, dass die drei grob schematisch
dargestellten Filterelemente 17, 18 und 19 in
Aufsicht jeweils einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen, wobei
die konzentrische Anordnung der Vorfilterelemente 17, 18, 19 besonders
deutlich wird.
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Der
Durchströmfilter 14 kann
auf unterschiedliche Weise in dem Gehäuse 12 angeordnet werden.
Die in 1 dargestellte Anordnung ist lediglich schematisch
zu verstehen und deutet an, dass der Durchströmfilter 14 beispielsweise über einen
gehäuseseitigen,
umlaufenden, kreisringförmigen
Doppelflanschbereich 20 in das Gehäuse 12 eingehängt werden
kann. Insbesondere kann der Durchströmfilter 14 hierbei
eine Grundplatte 21 aufweisen, welche allen drei Filterelementen 17, 18 und 19 gemeinsam zugeordnet
ist und ein Eintreten der Abluft in den Durchströmfilter von unten (bezüglich 1)
verhindert. Die Grundplatte 21 ist jedoch lediglich optional zu
verstehen. Es könnte
beispielsweise auch angedacht werden, die Grundplatte 21 wegzulassen,
wobei die Vorfilterelemente 18 und 19 das Hauptfilterelement 17 nicht
lediglich seitlich umgeben, sondern das Hauptfilterelement 17 nach
Art eines Topfes auch an seiner Unterseite umschließen, so
dass die den Durchströmfilter 14 durchströmende Abluft
an jeder Stelle des Durchströmfilters 14 jeweils
alle Filterelemente passiert.
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Im
bezüglich 1 untersten
Bereich des Gehäuses 12,
der Eingangskammer 15 zugeordnet, ist ein Schmiermittelablauf 22 vorgesehen,
durch welchen das in dem Durchströmfilter 14 gesammelte und
aus dem Durchströmfilter 14 ablaufende Schmiermittel
aus der Reinigungsvorrichtung 10 abgeleitet werden kann.
Das Schmiermittel kann hierbei beispielsweise ganz aus dem System
Reinigungsvorrichtung/Bearbeitungsmaschine entfernt werden oder
auch der Bearbeitungsmaschine zur erneuten Schmierung zugeführt werden.
Insbesondere kann die Unterseite des Gehäuses 12 eine in den
Figuren nicht dargestellte, dem Schmiermittelablauf 22 zugeordnete
Ablaufsicke aufweisen.
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Des
Weiteren weist das Gehäuse 12 eine
lediglich schematisch dargestellte elektrische Erdungseinrichtung 23 auf.
Der Durchströmfilter 14 ist
hierbei über
seinen Haltebereich 24 und den gehäuseseitigen Halteflanschbereich 20 elektrisch
leitend mit dem Gehäuse 12 verbunden
und daher über
die Erdungseinrichtung 23 ebenfalls geerdet.
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Die
Erdungseinrichtung 23 sorgt für einen Explosionsschutz, der
eine statische Aufladung des Gehäuses 10 und
insbesondere des Durchströmfilters 14 weitgehend
ausschließen
kann. Die Gefahr einer Zündung
einer explosiven Atmosphäre
aufgrund einer entsprechenden Entladung wird minimiert.
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Als
Mittel des Explosionsschutzes weist das Gehäuse 12 an einem dem
Eingangsbereich 15 zugeordneten Seitenwandabschnitt 25 des
Weiteren eine Sollbruchstelle 26 auf. Diese Sollbruchstelle 26 ist
im Vergleich zu den übrigen
Gehäusewandungen relativ
schwach ausgebildet, derart, dass sie im Rahmen einer Druckerhöhung in
der Eingangskammer 15 als erster Bereich der gesamten Wandung
des Gehäuses 12 bricht.
Die Sollbruchstelle 26 kann hierbei insbesondere als Berstscheibe
ausgebildet sein oder auch als bezüglich dem Gehäusewandabschnitt 25 verjüngter Bereich.
Da aufgrund des Ventilators im Bereich des Abzugrohres 13 in
der Kammer 15 ein ständiger
Unterdruck herrscht, können
für das
Durchbrechen der Sollbruchstelle beispielsweise bereits Drücke von
0,1 bis 0,2 bar genügen.
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Außerhalb
des Gehäuses 12 ist
der Sollbruchstelle 26 eine Explosionsdruckentlastungskammer 27 zugeordnet.
Durch diese Anordnung von Entlastungskammer 27 und Sollbruchstelle 26 wird
ein Explosionsschutz derart erreicht, dass die Sollbruchstelle bei
Erreichen eines gewissen Grenzdruckes innerhalb der Eingangskammer 15 bricht
und in der Kammer 15 für
einen Druckabbau sorgt. Dies ist insofern explosionsrelevant, da
das Entstehen höherer Drücke explosionsfördernd wirkt.
Alternativ kann die Sollbruchstelle 26 auch derart ausgelegt
werden, dass sie erst in Folge einer bereits entstandenen oder im
Zuge einer entstehenden Explosion durchbrochen wird. In diesem Fall
kann der Explosionsdruck innerhalb der Eingangskammer 15 ebenfalls abgebaut
werden. Zudem kann die Entlastungskammer 27 Mittel aufweisen,
die die Ausbreitung oder das Entstehen einer mit der Explosion einhergehenden
Flamme unterbinden. So kann die Entlastungskammer beispielsweise
einen mehrlagigen Edelstahl-Flammenabsorber
aufweisen.
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Auch
der Ausgangskammer 16 sind Mittel zum Explosionsschutz
zugeordnet. So weist die Reinigungsvorrichtung 10 im Bereich
eines Deckelelementes 28 eine Drucklufteinrichtung 29 auf.
Die Drucklufteinrichtung 29 besteht hierbei aus einer Druckluftkammer 30 sowie
einem mit der Druckluftkammer 30 verbundenen Magnetventil 31,
welches lediglich schematisch dargestellt ist. Die Drucklufteinrichtung 29 und
insbesondere die Druckluftkammer 30 sind in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 dem
Deckelelement 28 der Reinigungsvorrichtung 10 zugeordnet.
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Grundsätzlich ist
jedoch auch jede andere Anordnung relativ zu der Ausgangskammer 16 vorstellbar.
Insbesondere ist auch vorstellbar, dass die Drucklufteinrichtung 29 keine
eigene Druckluftkammer 30 aufweist, sondern lediglich einen
Druckluftkammeranschluss, über
welchen externe Druckluft der Reinigungsvorrichtung 10 zugeführt werden kann.
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Auch
die Drucklufteinrichtung 29 stellt ein Mittel des Explosionsschutzes
dar. So dient sie der Reinigung des Durchströmfilters 14. Da der
Durchströmfilter 14 eine
auch als Tiefenfiltration bezeichenbare Filterfunktion aufweist,
bei welcher sich Schmiermitteltropfen oder Schmiermittelpartikel
beim Durchströmen
des Filters aus der Abluft in den Filtergeweben absetzen, kommt
es mit zunehmender Benutzungsdauer zu einer Verstopfung des Filters. Zwar
werden die in dem Durchströmfilter 14 angesammelten
oder akkumulierten Schmiermitteltropfen und -partikel durch die
Schwerkraft G grundsätzlich zum
Boden des Gehäuses 12 hin
ablaufen und dann über
den Schmiermittelablauf 22 aus der Reinigungsvorrichtung 10 abgeleitet.
Jedoch kann es beispielsweise durch Verklumpungen oder ähnliche
Vorgänge beim
Absetzen des Schmiermittels innerhalb des Durchströmfilters 14 trotzdem
zu Verstopfungen des Durchströmfilters 14 kommen.
Bei zunehmender Verstopfung des Durchströmfilters 14 gelangt
die Abluft immer unregelmäßiger aus
der Eingangskammer 15 in die Ausgangskammer 16,
wobei der in der Eingangskammer 15 herrschende Unterdruck
zunehmend abgebaut wird. Da diese Druckerhöhung mit einer zusätzlichen
Explosionsgefahr einhergeht, kann eine Reinigung des Durchströmfilters 14 durch
die Drucklufteinrichtung 29 für die Minimierung einer Explosionsgefahr
sorgen.
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Hierzu
weist die Reinigungsvorrichtung 10 zusätzlich ein Differenzdruckmessgerät 32,
insbesondere ein Manometer, auf, welches über einen Drucksensor 33a mit
der Ausgangskammer 16 und einen zweiten Drucksensor 33b mit
der Eingangskammer 15 verbunden ist. Über das Differenzdruckmessgerät 32 wird
kontinuierlich der Druck innerhalb der Kammern 15 und 16 gemessen
und an eine nicht dargestellte Recheneinheit übertragen.
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Sollte
die Druckdifferenz innerhalb der Kammern 15 und 16 einen
bestimmten kritischen Schwellenwert erreichen, so kann die nicht
dargestellte Steuereinheit das Magnetventil 31 der Drucklufteinrichtung 29 derart
ansprechen, dass diese der Ausgangskammer 16 Druckluft
zuführt.
Hierdurch wird in der Ausgangskammer 16 ein erhöhter Druck
erzeugt, welcher im Filterbereich 34 der Ausgangskammer 16 von
Innen auf den Durchströmfilter 14 einwirkt
und diesen leicht mit Druck beaufschlagt. Durch diese Druckbeaufschlagung
kann es zu geringen Verformungen des Durchströmfilters 14 kommen,
welcher für
ein Herausdrücken
der Schmutzpartikel aus dem Filter sorgt. Der Durchströmfilter 14 kann
sich hierbei minimal, beispielsweise zur Eingangskammer 15 hin durchbiegen.
Auf diese Weise wird der Filter gereinigt, ohne dass er ausgetauscht
werden muss, und der gewünschte
Unterdruck in der Eingangskammer 15 kann wieder hergestellt
werden, so dass insgesamt eine Explosionsgefahr minimiert wird.
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Sollte
der Filter 14 einmal vollständig verstopft sein, so kann
er manuell ausgewechselt werden. Hierfür ist das Gehäuse 12 über sein
Deckelelement 28 zugänglich,
wobei das Deckelelement 28 um eine Schwenkachse 38 herum
verschwenkbar ausgebildet ist.
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Unter
Verweis auf 2 wird nunmehr noch genauer
auf den Aufbau des Durchströmfilters 14 eingegangen.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht dabei
im Wesentlichen demjenigen gemäß 1 und
unterscheidet sich lediglich in der Anordnung des Abluftrohrs 11 relativ
zu der Entlastungskammer 27. Auch hier wird die Abluft
entlang einer Richtung A über
das Abluftrohr 11 in das Gehäuse 12 der Reinigungsvorrichtung 10 eingeleitet.
Die Abluft kann den Durchströmfilter 14 um-
und, wie durch die bogenförmigen
Pfeile angedeutet, auch durchströmen.
Bezogen auf 2 wird die Abluft nach Durchströmen des
Durchströmfilters 14 sodann bezüglich der
Figurenebene nach oben hin aus dem Filterbereich 34 der
Ausgangskammer 16 heraus abgeleitet.
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Neben
der oben bereits erwähnten
Erdung des Durchströmfilters
weist der Durchströmfilter 14 jedoch
noch zusätzliche
Mittel zur Explosionsverhinderung auf. Sie bestehen insbesondere
aus in den einzelnen Filterelementen 17, 18 und 19 zum
Einsatz kommenden leitfähigen
Materialien, insbesondere Metallen.
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Diesbezüglich sei
angemerkt, dass die einzelnen Filterelemente 17, 18 und 19 in
den 1 und 2 lediglich grob schematisch
dargestellt sind. In den 1 und 2 nicht
erkennbar, weisen die Vorfilterelemente 18 und 19 einen
käfigartigen
Aufbau auf. Diesbezüglich
wird auf die 3a und 3b verwiesen.
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So
umfasst das in den 3a und 3b dargestellte,
erste Vorfilterelement 18 insbesondere einen zylinderringartigen
Käfig 39,
welcher ein Gewebe 40 aus Metallfäden, sogenannten Demisterplatten,
hält. Diese
Metallfäden 40 können in
den, eine innere Käfigwand 41 und
eine äußere Käfigwand 42 aufweisenden
Metallkäfig 39 derart
eingebracht, insbesondere eingestopft, werden, dass sie eine relativ
hohe Packungsdichte aufweisen. Die Packungsdichte ist derart hoch,
dass die Metallspäne 40 weder
durch die innere noch die äußere Käfigwand 41, 42 entweichen
können,
wobei darauf hingewiesen wird, dass auch die 3a und 3b,
insbesondere hinsichtlich der Proportionen des Käfigs 39, lediglich
schematisch zu verstehen sind. In den Innenraum 43 können die
beiden anderen Filterelemente 17, 19 eingebracht
werden.
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Einen ähnlichen,
aber einen geringen Durchmesser aufweisenden Käfig, welcher nicht gesondert,
aber in den 1 und 2 schematisch
dargestellt ist, weist auch der zweite Vorfilter 19 auf,
in welchem Glasfasermatten als Filtermaterial angeordnet sind. Die
Anordnung der Glasfasermatten kann dabei insbesondere progressiv
erfolgen, in dem Sinne, dass die Packungsdichte der Glasfasern im äußeren Bereich 36 des
Vorfilterelementes 19 dichter ist als im inneren Bereich 37 des
Vorfilterelementes 19. Dieser progressive Aufbau sorgt
für eine
verbesserte Tiefenfiltration.
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Bei
dem zentralen Hauptfilterelement 17 kann es sich beispielsweise
um einen herkömmlichen Ölnebel-Patronenfilter
oder eine andere Filterpatrone handeln, welcher jedoch von einer
speziellen leitfähigen
Membrane 38 ummantelt ist. Die Membrane 38 kann
hierbei insbesondere die Fähigkeit
aufweisen, dass Schmiermittel, insbesondere Öle, die Membrane lediglich
von außen
nach innen, also entlang der drei in 2 gebogen
dargestellten Pfeile, passieren können. Entgegen der dargestellten
Pfeilrichtung, also aus dem Kammerbereich 34 hin zur Eingangskammer 15,
weist die Membrane 38 für Öle jedoch
eine Sperrwirkung auf. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden,
dass die in dem Hauptfilterelement 17 abgesetzten Schmiermittelpartikel, also
insbesondere Schmiermitteltropfen, bei Zuführung von Druckluft durch die
Drucklufteinrichtung aus dem Bereich 34 der Ausgangskammer 16 in
die Vorfilterelemente 18 und 19 gelangen können. Die Schmiermittelpartikel
können
hingegen durch Einwirken der Gravitationskraft G zu dem Schmiermittelablauf 22 hin
ablaufen. Hierfür
kann die Grundplatte 21 gegebenenfalls Drainagen oder ähnliche
Ablaufmittel aufweisen.
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Die
drei Filterelemente 17, 18 und 19 weisen jeweils
elektrisch leitendes Material auf und verhindern somit, dass es
zu spontanen Entladungen des Filters kommen kann, wie sie von nicht
leitfähigen Bauteilen
her bekannt sind. Der Durchströmfilter 14 weist
daher gesonderte Mittel auf, die eine Entstehung von Zündquellen
wirksam verhindern.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 10' in einer Ansicht ähnlich 1.
Ein der Ausgangskammer 16' zugeordnetes
Deckelelement ist der Übersichtlichkeit halber
allerdings nicht dargestellt. Das Gehäuse 12' der Reinigungsvorrichtung 10' ist in diesem
Ausführungsbeispiel
druckfest ausgebildet, so dass eine Explosion, sollte sie entstehen,
durch den konstruktiven Aufbau des Gehäuses 12' abgefangen oder gepuffert wird.
Es liegt somit ein konstruktiver Explosionsschutz vor.
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Vorliegend
weist das Gehäuse 12' an seiner Gehäuseoberfläche explosionsschutzverstärkte Schutzbleche 44a, 44b, 44c einer
Schutzblechummantelung 44 auf, welche das Gehäuse 12' derart verstärken, dass
im Explosionsfalle keine Verformung des Gehäuses 12' auftreten kann.
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Der
bei einer Explosion auftretende Druck und eine eventuell auftretende
Flamme können
somit nicht aus dem Gehäuse 12' austreten.
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Bezüglich 4 sei
angemerkt, dass hier lediglich die Schutzbleche 44a, 44b, 44c dargestellt sind.
Tatsächlich
ist das gesamte Gehäuse 12' von Schutzblechen
umgeben, so insbesondere auch der nicht dargestellte Deckelbereich
und die in Schnittdarstellung nicht erkennbaren Seitenwände.
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Insbesondere
ist zudem denkbar, dass auch das Abluftrohr 11' sowie das Abzugsrohr 13' und der Schmiermittelablauf 22' von entsprechenden
Schutzblechen ummantelt sind.
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Alternativ
zu einer druckfesten Ausbildung der Schutzbleche 44a, 44b, 44c ist
jedoch grundsätzlich
auch eine druckstoßfeste
Schutzblechummantelung 44 vorstellbar, bei welcher der
Wandbereich des Gehäuses 12' zwar konstruktiv
verstärkt
ist, im Falle einer Explosion aber Verformungen des Gehäuses durchaus
zugelassen werden. Auf diese Weise kann insbesondere eine leichtere
Konstruktion der Reinigungsvorrichtung 10' erfolgen, da die Anforderungen an
die Schutzblechummantelung 44 etwas geringer sind als bei
einer druckfesten Ausführungsform.
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Der
Vollständigkeit
halber sei darauf hingewiesen, dass ein konstruktiver Explosionsschutz
natürlich
nicht nur über
zusätzlich
an das Gehäuse 12' anbringbare
Schutzbleche erfolgen kann, sondern dass als gesondertes Mittel
im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere auch ein verstärkter Bereich
der ohnehin vorhandenen Gehäusewand
verstanden werden kann.
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Schließlich sei
angemerkt, dass eine Schutzblechummantelung 44, unabhängig davon,
ob sie druckfest oder druckstoßfest
ausgebildet ist, grundsätzlich
mit weiteren, in den anderen Ausführungsbeispielen beschriebenen
Mitteln zum Explosionsschutz kombinierbar ist, insbesondere mit
einer Erdung oder einem leitfähigen
Durchströmfilter 14', welcher in
den 4 und 5 lediglich schematisch dargestellt
ist, seinem Grundaufbau nach aber dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 entsprechen
kann.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Auch in 5 ist das der Ausgangskammer 16'' zugeordnete Deckelelement der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Der
Eingangskammer 15'' sind in diesem Ausführungsbeispiel
Sprüheinrichtungen 45a und 45b zugeordnet,
welche im Explosionsfall dem Versprühen von Löschmitteln dienen, welche einer
Ausbreitung der Explosion entgegenwirken und diese eindämmen. Als
Löschmittel
wird hierbei beispielsweise ein Mittel bezeichnet, welches einer
weiteren Ausbreitung der Explosion entgegenwirkt, indem es auf die
Atmosphäre
im Ausbreitungsbereich der Explosion einwirkt und diese dahingehend
verändert, dass
eine weitere Ausbreitung der Explosion erschwert oder ganz verhindert
wird. Das Löschmittel kann
auch direkt auf den Explosionskern einwirken. Auch kann eine Explosionsflamme
mit Hilfe des Löschmittels
gelöscht
werden.
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Der
Eingangskammer 15'' sind hierzu
Sensorelemente 46a, 46b 46c, 46d zugeordnet,
welche einen Druckanstieg in der Eingangskammer 15'' detektieren und die Sprüheinrichtungen 45a, 45b auslösen können. Im
Explosionsfall werden die Düsenköpfe 47a, 47b über Leitungen 48a, 48b mit
Löschmittel 49 versorgt,
welches in die Eingangskammer 15'' eingesprüht wird.
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Auch
diese Maßnahme
des Explosionsschutzes ist mit den in den anderen Ausführungsbeispielen
beschriebenen Maßnahmen
grundsätzlich kombinierbar.