DE102013008233A1

DE102013008233A1 - Absaugeinrichtung für Schadstoffe enthaltendes Abgas

Info

Publication number: DE102013008233A1
Application number: DE102013008233.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reichmann; Christian Jakschik
Original assignee: ULT AG
Current assignee: ULT AG
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-13
Also published as: AT514220B1; AT514220A2; AT514220A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absaugeinrichtung für Schadstoffe enthaltendes Abgas. Bei der erfindungsgemäßen Absaugeinrichtung wird Schadstoffe enthaltendes Rohgas mittels eines Verdichters aus der Umgebung in die Absaugeinrichtung angesaugt. Das angesaugte Rohgas wird mit zugeführtem Filterhilfsmittel durch eine Filterkammer geführt ist, wobei sich Filterhilfsmittel und zu separierende Bestandteile aus dem Rohgas an der inneren Wandung der Filterkammer oder einem in der Filterkammer angeordneten Filter anlagern. In Abständen werden Filterhilfsmittel und separierte Bestandteile aus dem angesaugten Rohgas von der inneren Wandung der Filterkammer abgelöst und gelangen in einen Zwischensammelbehälter gelangen, an den eine Rückführleitung für Filterhilfsmittel angeschlossen ist, über die Filterhilfsmittel aus dem Zwischensammelbehälter in die Filterkammer rückgeführt werden kann. An der Zwischensammelkammer ist eine zweite Leitung, die zu einem Sammelbehälter geführt ist, angeschlossen. Über diese zweite Leitung kann nicht mehr nutzbares Filterhilfsmittel und aus dem Rohgas separierte Bestandteile aus der Zwischensammelkammer in die verschlossene und als ganzes austauschbare Sammelkammer geführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absaugeinrichtung für Schadstoffe enthaltendes Abgas. Sie kann besonders bevorzugt bei der trennenden oder mit einem Werkstoffabtrag verbundenen thermischen Bearbeitung, wie dies beispielsweise eine Laserbearbeitung an Bauteilen ist, eingesetzt werden. Ganz besonders geeignet ist ein Einsatz bei der Bearbeitung von polymeren Werkstoffen, aus denen Bauteile gebildet oder damit beschichtet sein können.
Dabei wird üblicherweise abgesaugtes Abgas durch ein Filterelement geführt und es erfolgt dabei eine Filtration.
Üblicherweise durchströmt aus der Umgebung abgesaugtes Abgas mindestens ein Filterelement, in dem ein geeignetes Filtermedium enthalten ist. Im Filtermedium werden insbesondere Partikel aber auch andere Komponenten, wie z. B. Öle zurück gehalten und das Filtermedium wird damit beladen oder es setzen sich zu separierende Bestandteile an der Oberfläche eines Filters oder Filterelementes ab. Besonders kritisch sind Stoffe oder Partikel die klebende Eigenschaften aufweisen und daher an Oberflächen und hier auch an der Oberfläche eines Filterelements anhaften, was zu einer Verschlechterung der Funktion einer solchen Filtervorrichtung während des Betriebs führt, da sich nur ein begrenztes Ansetzen von zu separierenden Bestandteilen und eines Filterhilfsmittels an Oberflächen ausnutzen lässt. Bereits nach einer bestimmten Betriebszeit sind die Oberflächen von Filterelementen so beladen, dass keine weitere Anhaftung und somit keine weitere Separation mehr möglich sind und demzufolge die Filtrationswirkung stark abfällt.
Aus diesem Grund werden die so beladenen Oberflächen in mehr oder weniger großen Zeitabständen von Anhaftungen befreit. Dabei kann ausgenutzt werden, dass Partikel oder andere auszufilternde Abgasbestandteile nicht sehr fest an der Oberfläche infolge des eingesetzten Filterhilfsmittels anhaften und es möglich ist, diese Anhaftungen von der Oberfläche zu entfernen, so dass die Filterwirkung wieder hergestellt werden kann. Die Anhaftungen können dabei bevorzugt pneumatisch entfernt werden.
Filterhilfsmittel wird üblicherweise dem angesaugten Rohgas zugeführt und es kann dabei die Anhaftung von aus dem Rohgas zu separierenden Bestandteilen auf Oberflächen eines Filterelements verbessern helfen. Da während des Einsatzes die Wirkung eines Filterhilfsmittels nachlässt bzw. auch ein Verbrauch auftritt, kann eine Zudosierung von Filterhilfsmittel erfolgen.
Bei der Entfernung von Anhaftungen werden nicht nur separierte Bestandteile des Abgases aus einem Filterelement entfernt. Es wird auch ein Teil des Filterhilfsmittels entfernt. Dieser Teil kann aus Kostengründen im Kreislauf rückgeführt und für die weitere Filtration erneut genutzt werden. Bevorzugt erfolgt die Rückführung mittels Ansaugen aus einem Sammelbehälter. Dabei wird üblicherweise im Batchbetrieb gearbeitet.
Nach einer gewissen Nutzungsdauer verliert das Filterhilfsmittel seine Wirkung oder seine Wirkung wird erheblich reduziert, so dass eine Entfernung des nicht mehr nutzbaren Filterhilfsmittels sowie aus dem Abgas separierter Bestandteile erforderlich ist. Hierfür ist eine Entfernung des Sammelbehälters mit darin enthaltenem nicht mehr nutzbarem Filterhilfsmittel sowie bereits separierten Bestandteilen aus der Vorrichtung erforderlich. Dies gestaltet sich jedoch aufwändig und stellt eine Gefahrenquelle dar, da Kontaminationen vorliegen können, die zu einer Gesundheitsbeeinträchtigung führen können. Außerdem bereitet diese Entfernung Probleme wegen der klebenden und haftenden im Sammelbehälter enthaltenden Bestandteile.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Handhabung und Sicherheit von Vorrichtungen zur Absaugung und Reinigung von Abgasen zu erleichtern und zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Absaugeinrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Absaugeinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass Schadstoffe enthaltendes Rohgas mittels eines Verdichters aus der Umgebung angesaugt und einer Filterkammer zugeführt wird. Dem Rohgas wird bevorzugt vor der Filterkammer Filterhilfsmittel zugegeben. Dabei lagern sich an der Oberfläche der Filterkammer, also an deren inneren Wänden oder an der Oberfläche eines in der Filterkammer angeordneten Filters Filterhilfsmittel und zu separierende Bestandteile aus dem Rohgas an und haften daran.
In mehr oder weniger großen Zeitabständen wird die so beladene innere Wandung der Filterkammer oder ein Filter von diesen Anhaftungen befreit und es erfolgt eine Entleerung in eine Zwischensammelkammer. Dabei können anhaftende Bestandteile vom Filterhilfsmittel entfernt/abgetrennt werden, so dass diese dann lose in der Zwischensammelkammer neben Filterhilfsmittel enthalten sind.
Durch ein Öffnen einer Rückführleitung kann Filterhilfsmittel aus der Zwischensammelkammer, die vorteilhaft vertikal unterhalb der Filterkammer angeordnet ist, in die Filterkammer rückgeführt werden, so dass eine mehrfache Nutzung des Filterhilfsmittels erreichbar ist. Die Förderung des Filterhilfsmittels aus der Zwischensammelkammer in die Filterkammer kann vorteilhaft mittels Unterdruck erfolgen. Dabei kann wieder der Verdichter der Absaugeinrichtung genutzt werden, indem bestimmte Ventile entsprechend geöffnet bzw. geschlossen werden.
Nach einer vorgebbaren Nutzungsdauer, einer vorgebbaren Anzahl von Rückführzyklen des Filterhilfsmittels oder bei Feststellung des Verlusts an ausreichender Wirkung des Filterhilfsmittels werden Filterhilfsmittel und aus dem Rohgas separierte Bestandteile über eine zweite Leitung, die an den Zwischensammelbehälter angeschlossen ist, in eine gesonderte Sammelkammer gefördert und verbleiben darin. Die Sammelkammer sollte dabei so verschlossen sein, dass ein unerwünschter Austritt an Filterhilfsmittel und separierten Bestandteilen bzw. ein Zugriff darauf nicht möglich ist. Die Sammelkammer kann in gefülltem Zustand gegen eine leere Sammelkammer ausgetauscht werden. Eine entfernte volle Sammelkammer kann entweder einer geeigneten gefahrlosen Entsorgung zugeführt oder zu dem Hersteller rückgeführt werden, der den Inhalt gefahrlos entsorgen und die wieder entleerte Sammelkammer einer erneuten Nutzung zuführen kann.
Eine Sammelkammer sollte so verschlossen sein, dass ein unbefugtes Öffnen verhindert bzw. jedoch erheblich erschwert ist. Hierfür können beispielsweise Spezialschlüssel oder -werkzeuge erforderlich sein.
Als Filterhilfsmittel können bereits herkömmlich genutzte, wie z. B. Aluminium-Silikat-Gemische oder Trass eingesetzt werden.
Die Führung und Rückführung von Filterhilfsmittel kann vorteilhaft durch Unterdruck erfolgen. Dabei können Ventile geöffnet und geschlossen werden, so dass die Rückführleitung aus dem Zwischensammelbehälter ansaugseitig mit dem Verdichter der Absaugeinrichtung verbunden wird, wenn eine Rückführung erfolgen soll. Es kann dabei das Venturi-Prinzip genutzt werden. Sinngemäß kann dies auch bei Überführung von Filterhilfsmittel mit separierten Bestandteilen aus dem Zwischensammelbehälter in den Sammelbehälter durch die zweite Leitung erreicht werden. Dabei sollte die Luftströmung so beeinflusst werden, dass zu einem Zeitpunkt nur eine Förderung aus dem Zwischensammelbehälter in die Filterkammer oder in die Sammelkammer möglich ist.
Eine Filterkammer kann als Schwebstofffilter ausgebildet sein. Es kann/können auch eine oder zwei Filterpatrone(n) als Filter in einer Filterkammer eingesetzt werden, in die das Rohgas eingeführt und an deren Wandung das Absetzen und Anhaften von Filterhilfsmittel und zu separierenden Bestandteilen erfolgt.
Das Ablösen von Filterhilfsmittel und separierten Bestandteilen von der inneren Wandung der Filterkammer oder einem Filter kann vorteilhaft mittels pneumatischem Druckstoß erfolgen. Ein solcher Druckstoß sollte in entgegengesetzter Richtung, in Bezug zur Strömungsrichtung des Rohgases in die Filterkammer geführt werden. Der Einsatz solcher Druckstöße bei der Filtration ist bisher durchaus üblich, so dass hierfür auf Bekanntes zurück gegriffen werden kann.
Eine Filterhilfsstoffdosiereinrichtung kann an die Rückführleitung, den Einlass für Rohgas und/oder die Filterkammer angeschlossen sein. Bei der Zuführung an Filterhilfsmittel in das angesaugte Rohgas kann die jeweilige Menge in Abhängigkeit des angesaugten Volumenstroms an Rohgas geregelt werden.
Im Anschluss an eine Einlasseinrichtung für das Rohgas in die Absaugeinrichtung kann ein Vorabscheider für größere im Rohgas enthaltene Partikel und wiederum im Anschluss daran kann eine Filterhilfsmitteldosierung, mit der Filterhilfsmittel dem Rohgas zuführbar ist, angeordnet sein.
Aus der Filterkammer austretendes vorgereinigtes Abgas kann mindestens einer weiteren Speicherfilterstufe zugeführt werden. Hierfür können ein oder mehrere Filter eingesetzt werden, die beispielsweise mit Aktivkohle als Filtermedium gefüllt sind. Mehrere Filter können dabei in Strömungsrichtung in einer Reihenanordnung genutzt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Absaugeinrichtung.
Das gezeigte Beispiel ist mit drei Modulen gebildet. Dabei enthält der hier links dargestellte Modul den Verdichter 4, mit dem Rohgas aus der Umgebung angesaugt wird. Das Rohgas gelangt über die Öffnung 6 in das hier rechts dargestellte Modul. In dem Modul ist ein Vorabscheider für größere Partikel vorhanden, die gravitationskraftbedingt aus dem Rohgas separiert werden.
Dem Rohgas wird über eine nicht dargestellte Dosiereinrichtung Filterhilfsmittel zugegeben und es strömt so in die Filterkammer 1, die hier im mittleren dargestellten Modul unter gebracht ist. In der Filterkammer 1 sind zwei Filterpatronen 1.1 und 1.2 vorhanden in die das Rohgas mit Filterhilfsmittel und weiteren zu separierenden Bestandteilen eingeführt wird. An den inneren Wandungen lagern sich Filterhilfsmittel und zu separierende Bestandteile aus dem Rohgas an und haften daran. Dies betrifft besonders Bestandteile des Rohgases, die klebende Eigenschaften aufweisen und sich dadurch gemeinsam mit dem Filterhilfsmittel auf der Oberfläche anhaften können.
Vertikal unterhalb der Filterkammer 1 ist eine Zwischensammelkammer 2 angeordnet, in die Partikel aus dem Rohgas aber insbesondere auch von den Wandungen in der Filterkammer 1 abgelöstes Filterhilfsmittel und dort weitere separierte Bestandteile aus dem Rohgas zwischengelagert werden können.
Filterhilfsmittel mit separierten Bestandteilen aus dem Rohgas werden in zeitlichen Abständen von Wandungen der Filterkammer 1 und/oder der Filterpatronen 1.1 und 1.2 abgelöst und fallen dann in den Zwischensammelbehälter 2.
Ebenfalls bevorzugt in zeitlichen Abständen kann Filterhilfsmittel aus der Zwischensammelkammer 2 über die Rückführleitung 2.1 in die Filterkammer 1 zurück und einer erneuten Nutzung zugeführt werden. Das so rückgeführte Filterhilfsmittel kann neuem Rohgas zugemischt und erneut genutzt werden, wie dies bereits beschrieben worden ist. Es ist dabei eine mehrfache Nutzung des Filterhilfsmittels erreichbar.
Da aber die Wirkung des Filterhilfsmittels dabei nach mehreren Nutzungszyklen nachlässt bzw. vollständig verloren gehen kann, ist eine Ausschleusung an verbrauchtem Filterhilfsmittel, die mit einer Entfernung von bereits separierten Bestandteilen aus dem Rohgas einher gehen kann, erforderlich.
Ist ein solcher Zeitpunkt bzw. Zustand erreicht, wird die zweite Leitung 2.2 geöffnet, so dass Filterhilfsmittel und bereits separierte Bestandteile aus der Zwischensammelkammer 2 entleert und in die Sammelkammer 3 überführt werden kann. Dabei ist dann die Rückführleitung 2.1 geschlossen. Die Überführung des Filterhilfsmittels mit bereits separierten Bestandteilen aus der Zwischensammelkammer 2 in die Sammelkammer 3 erfolgt mittels Unterdruck, der mittels des Verdichters 4 erzeugt und der bei entsprechender Ansteuerung von Ventilen entsprechend ausgenutzt werden kann.
Ist die Sammelkammer 3 gefüllt, was nach mehreren durchzuführenden Zyklen zwischen Zwischensammelkammer 2 und Sammelkammer 3, der Fall sein kann, kann die Sammelkammer 3 aus der Absaugeinrichtung heraus genommen und durch eine neue leere Sammelkammer 3 ersetzt werden. Öffnungen an einer Sammelkammer 3 sollten zumindest während des Transports verschlossen gehalten sein. Vorteilhaft können hierfür an Öffnungen Rückschlagventile oder analog wirkende Verschlusselemente vorhanden sein, mit denen ein ungewollter Austritt an Filterhilfsmittel und aus dem Rohgas separierten, insbesondere den klebrigen Bestandteilen, vermieden werden kann.
Bei dem gezeigten Beispiel kann bereits vorgereinigtes Rohgas aus der Filterkammer 1 über weitere Filterstufen 5 geführt werden, mit denen weitere Bestandteile oder Komponenten aus dem Rohgas separiert werden können. Bei diesem Beispiel sind es vier Filterelemente, die übereinander angeordnet sind und nacheinander durchströmt werden. In jedem Filterelement ist Aktivkohle enthalten, an dessen Oberfläche eine Absorption erfolgen kann.

Claims

Absaugeinrichtung für Schadstoffe enthaltendes Abgas, bei der Schadstoffe enthaltendes Rohgas mittels eines Verdichters (4) aus der Umgebung in die Absaugeinrichtung ansaugbar ist und das angesaugte Rohgas mit zugeführtem Filterhilfsmittel durch eine Filterkammer (1) führbar ist, wobei sich Filterhilfsmittel und zu separierende Bestandteile aus dem Rohgas an der inneren Wandung der Filterkammer (1) oder einem in der Filterkammer (1) angeordneten Filter anlagern; wobei in Abständen Filterhilfsmittel und separierte Bestandteile aus dem angesaugten Rohgas von der inneren Wandung der Filterkammer (1) abgelöst werden und in einen Zwischensammelbehälter (2) gelangen, an den eine Rückführleitung (2.1) für Filterhilfsmittel angeschlossen ist, über die Filterhilfsmittel aus dem Zwischensammelbehälter (2) in die Filterkammer (1) rückführbar ist, und an der Zwischensammelkammer (2) eine zweite Leitung (2.2), die zu einem Sammelbehälter (3) geführt ist, angeschlossen ist, über die nicht mehr nutzbares Filterhilfsmittel und aus dem Rohgas separierte Bestandteile aus der Zwischensammelkammer (2) in die verschlossene und als ganzes austauschbare Sammelkammer (3) führbar ist.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung und Rückführung von Filterhilfsmittel durch Unterdruck erfolgt.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkammer (1) als Schwebstofffilter ausgebildet ist.
Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösen von Filterhilfsmittel und separierten Bestandteilen von der inneren Wandung der Filterkammer (1) oder eines Filters mittels pneumatischem Druckstoß erfolgt.
Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (2.1) und die Leitung (2.2) jeweils einzeln verschließbar sind, wobei zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine der beiden Leitungen (2.1 oder 2.2) geöffnet ist.
Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterhilfsmitteldosiereinrichtung an die Rückführleitung (2.1), den Einlass für Rohgas und/oder die Filterkammer (1) angeschlossen ist.
Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an eine Einlasseinrichtungfür das Rohgas ein Vorabscheider für größere im Rohgas enthaltene Partikel und im Anschluss daran eine Filterhilfsmitteldosierung, mit der Filterhilfsmittel dem Rohgas zuführbar ist, angeordnet sind.
Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass aus der Filterkammer (1) austretendes vorgereinigtes Abgas mindestens einer Speicherfilterstufe (5) zuführbar ist.