DE102017222335A1

DE102017222335A1 - Staubsammler zum Abscheiden von Metallstaub und Verfahren zum Betreiben eines Staubsammlers

Info

Publication number: DE102017222335A1
Application number: DE102017222335.9A
Authority: DE
Inventors: Jonas Hartinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsammler (1) zum Abscheiden von Metallstaub aus einem angesaugten Rohgas, welcher einen Anschluss (2) zum Anschließen einer Saugeinrichtung, ein Gebläse (3) zum Erzeugen eines Unterdrucks und wenigstens eine Filtereinrichtung (7) aufweist. Die wenigstens eine Filtereinrichtung (7) weist eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche auf. Der Staubsammler (1) weist wenigstens einen weiteren Anschluss (11) auf, über welchen die zweite Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) mit einem Spülmedium beaufschlagbar ist. Mittels des Spülmediums ist an der ersten Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) abgeschiedener Metallstaub zusammen mit einem auf die erste Oberfläche aufbringbaren Beschichtungsmaterial von der ersten Oberfläche entfernbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Staubsammlers (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsammler zum Abscheiden von Metallstaub aus einem angesaugten Rohgas. Der Staubsammler weist einen Anschluss zum Anschließen einer Saugeinrichtung, ein Gebläse zum Erzeugen eines Unterdrucks und wenigstens eine Filtereinrichtung auf. Die wenigstens eine Filtereinrichtung weist eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Staubsammlers.
Mobile beziehungsweise fahrbare Metallsauger oder Staubsammler zum Aufsaugen von Metallstaub kommen beispielsweise bei der generativen Fertigung von Bauteilen zum Einsatz. Bei derartigen Fertigungsverfahren werden die Bauteile aus Metall schichtweise aufgebaut. Hierfür wird, beispielsweise mittels eines Lasers, eine entsprechende Schicht in einem nach unten fahrenden Pulverbett erhitzt. Die Pulverpartikel beziehungsweise Metallpartikel werden infolge der durch den Laser in das Pulver eingebrachten Energie miteinander verschmolzen. Das überschüssige Pulver wird in einem Nachbearbeitungsprozess entfernt. Hierfür wird der Staubsammler eingesetzt. Wenn der Staubsammler als Trockensauger ausgebildet ist, dann kann das mit diesem entfernte Pulver anschließend wiederverwendet werden. Hierfür ist es jedoch erforderlich, dass das jeweilige Pulver sortenrein mittels des Staubsammlers aufgesaugt wird. Bevorzugt wird auch je nach Korngröße des in dem generativen Fertigungsverfahren verwendeten Metallpulvers ein jeweiliger Staubsammler eingesetzt. Es werden also bevorzugt nur sortenreine Metallpulver eines bestimmten Korngrößenbereichs mittels eines jeweiligen Staubsammlers aufgesaugt.
Derartige Staubsammler sind in der Regel für den Einsatz in einem Bereich geeignet, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche, explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem, brennbaren Staub normalerweise nicht oder nur kurzzeitig auftritt (explosionsgefährdete Zone 22).
Speziell zum Aufsaugen von Aluminiumstäuben oder Aluminiumpulver sind die Staubsammler oder Sauger mit einer Wasserabscheidung ausgerüstet. Das aufgesaugte Aluminiumpulver wird also in Wasser eingeblasen, welches sich in dem Staubsammler befindet. Der Staubsammler ist somit als Nassabscheider ausgebildet. Das Aluminiumpulver muss nach dem Kontakt mit Wasser jedoch entsorgt werden, und es ist für einen weiteren Fertigungsprozess unbrauchbar. Dies liegt daran, dass metallisches Aluminium mit Wasser unter Freisetzung von Wasserstoff zu Aluminiumhydroxiden reagiert. Des Weiteren entweicht der beim Kontakt des Aluminiumpulvers mit dem Wasser entstehende Wasserstoff in die Umgebungsluft.
Darüber hinaus kann es zu unerwünschten chemischen Reaktionen kommen, wenn mittels eines als Nassabscheider beziehungsweise Nasssauger ausgebildeten Metallstaubsammlers, welcher zum Aufsaugen von Aluminiumpulver beziehungsweise Metallstaub in Form von Aluminiumpartikeln verwendet wird, von Aluminiumpulver verschiedene Metallstäube aufgesaugt werden. Insbesondere sollte mit einem zum Aufsaugen von Aluminiumpulver verwendeten Nasssauger kein Stahlstaub aufgesaugt werden, um Reaktionen der Stahlpulverpartikel mit dem Aluminium im Wasser zu vermeiden.
Es ist jedoch mit einem erheblichen Aufwand verbunden, für unterschiedliche Materialien oder Metallstäube jeweils einen sortenreinen Sauger beziehungsweise Staubsammler zur Verfügung zu stellen. Wenn beispielsweise in einer Werkstatt Aluminiumpulver und Eisenpulver beziehungsweise Stahlpulver verarbeitet wird, so ist für das jeweilige Material beziehungsweise den jeweiligen Metallstaub ein eigener Staubsammler oder Metallsauger vorzusehen. Falls zudem ein Teil des Pulvers wieder verwendet werden soll und somit nicht mit einem Nasssauger oder Nassabscheider aufgesaugt wird, sondern mit einem Trockensauger beziehungsweise als Trockenabscheider ausgebildeten Staubsammler, so werden weitere Staubsammler benötigt.
Darüber hinaus weist ein als Nasssauger ausgebildeter Staubsammler einen Grobfilter auf, an welchen sich der aus Wasser und Metallpulver gebildete Schlamm anlagert. Wenn ein solcher Schlamm trocknet, beispielsweise aufgrund der bei der Reaktion von Metallpulver mit dem Wasser freigesetzten Wärme, so ist der Grobfilter mit den trockenen Metallpulverrückständen leicht brennbar. Die leicht brennbaren Grobfilter derartiger Metallsauger beziehungsweise Staubsammler müssen daher bei Abnutzung ausgetauscht und recycelt werden.
Als nachteilig ist also beim Einsatz von Metallstaubsammlern etwa im Rahmen der generativen Fertigung von Bauteilen aus Metallpulver beziehungsweise Metallstaub anzusehen, dass mehrere Staubsammler vorzusehen sind, um eine Explosionsgefahr zu verhindern. Dies geht mit hohen Kosten einher. Des Weiteren ist bei der Verwendung von Nasssaugern die Entsorgung des Gemisches aus Wasser und Aluminiumverbindungen schwierig. Zudem ist die Wasserstoffbildung im Nasssauger nachteilig. Auch der Aufwand des Recycelns der Grobfilter der einzelnen Sauger beziehungsweise Staubsammler ist nachteilig und deren leichte Brennbarkeit ungünstig. Darüber hinaus können insbesondere Nasssauger nicht für unterschiedliche Materialien beziehungsweise unterschiedliche Metallstäube oder Metallpulver eingesetzt werden, da Reaktionen der eingesaugten Materialien möglich sind.
Bei einem generativen Verfahren zum Fertigen von Bauteilen aus Metall durch Aufschmelzen eines Pulvermaterials beziehungsweise Metallstaubs kann ein Schutzgas zum Einsatz kommen. Die Schutzgasatmosphäre führt dazu, dass beim Aufschmelzen des Pulvermaterials zum Zwecke des Erzeugens einer bestimmten Geometrie des Bauteils eine Oxidation vermieden wird. Das Schutzgas wird während des generativen Fertigungsprozesses durch den Bearbeitungsraum geleitet und führt als Schweißrauch bezeichnete, feste Rückstände einem stationären Filter zu.
So beschreibt die DE 100 02 584 A1 eine stationäre Vorrichtung zur Filtration von Gasen, mittels welcher sich feine Stäube absaugen lassen, welche beispielsweise bei Laserstrahlschneidverfahren anfallen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Staubsammler der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein Abscheiden unterschiedlicher Metallstäube beziehungsweise Metallpulver ermöglicht, wobei die Nachteile eines Nassabscheiders vermieden sind, und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Staubsammlers anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Staubsammler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßer Staubsammler zum Abscheiden von Metallstaub aus einem mittels des Staubsammlers angesaugten Rohgas weist einen Anschluss zum Anschließen einer Saugeinrichtung, ein Gebläse zum Erzeugen eines Unterdrucks und wenigstens ein Filtereinrichtung auf. Die wenigstens eine Filtereinrichtung weist eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche auf. Der Staubsammler weist wenigstens einen weiteren Anschluss auf, über welchen die zweite Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung mit einem Spülmedium beaufschlagbar ist. Mittels des Spülmediums ist an der ersten Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung abgeschiedener Metallstaub zusammen mit einem auf die erste Oberfläche aufbringbaren Beschichtungsmaterial von der ersten Oberfläche entfernbar. Bei einem derartigen Staubsammler kann auf die erste Oberfläche das von dem Metallstaub verschiedene Beschichtungsmaterial aufgebracht werden, sodass in einem Saugbetrieb des Staubsammlers der abgeschiedene Metallstaub in dem Beschichtungsmaterial gebunden wird. Dadurch braucht zum Abscheiden des Metallstaubs kein Nassabscheider verwendet zu werden. Das Beschichtungsmaterial lässt sich beispielsweise über den Anschluss, an welchen die Saugeinrichtung, etwa ein Schlauch, angeschlossen werden kann, auf die erste Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung aufbringen. Es kann hierfür jedoch auch ein separater, dritter Anschluss vorgesehen sein.
Mit zunehmendem Saugbetrieb wird jedoch die erste Oberfläche der Filtereinrichtung zunehmend mit Metallstaub zugesetzt. Wenn die wenigstens eine Filtereinrichtung dann mit Beschichtungsmaterial und Metallstaub gesättigt ist, kann durch Beaufschlagen der zweiten Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung mit dem Spülmedium die Filtereinrichtung wieder abgereinigt werden. Hierfür kann das Spülmedium, beispielsweise ein Inertgas wie Stickstoff und/oder Argon, mit einem entsprechend hohen Druck auf die zweite Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung auftreffen und durch die Filtereinrichtung hindurchtreten. Das Spülmedium tritt dann an der ersten Oberfläche wieder aus der Filtereinrichtung aus und löst beziehungsweise entfernt hierbei den Metallstaub, welcher in dem Beschichtungsmaterial gebunden ist.
Ein derartiger, mobiler Staubsammler ermöglicht ein Abscheiden unterschiedlicher Metallstäube beziehungsweise Metallpulver, und dennoch sind die Nachteile eines Nassabscheiders vermieden. Denn der Staubsammler ist als Trockensauger ausgebildet. Das Einsetzen eines einzigen Staubsammlers für unterschiedliche Metallstäube beziehungsweise Metallpulver geht mit einer Kostenersparnis einher. Des Weiteren ist ein Recyceln von Grobfiltern nicht erforderlich, wie sie bei einem Nassabscheider zum Einsatz kommen. Durch die Möglichkeit, auf die zweite Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung das Beschichtungsmaterial aufzubringen, kann vermieden werden, dass sich im Saugbetrieb des Staubsammlers eine explosionsfähige Atmosphäre bildet. Durch den Verzicht auf Wasser beziehungsweise auf eine Wasserabscheidung wird zudem vermieden, dass es zu einer Bildung von Wasserstoff kommt, wenn Metallstaub in Form von Aluminiumpulver mittels des Staubsammlers aufgesaugt wird. Des Weiteren ist ein das Beschichtungsmaterial und den Metallstaub enthaltendes Abfallprodukt nicht brennbar, sodass die Handhabung und Entsorgung dieses Abfalls erleichtert ist. Darüber hinaus entfällt bei dem als Trockensauger ausgebildeten Staubsammler das Recyceln eines Pulver-Wasser-Gemisches und der damit einhergehende Aufwand.
Mittels des mobilen beziehungsweise fahrbaren Staubsammlers, welcher als Trockensauger ausgebildet ist, können also unterschiedliche Metalle aus einem Rohgas abgeschieden werden, insbesondere sämtliche Metalle, für welche üblicherweise ein Nasssauger beziehungsweise Nassabscheider zum Einsatz kommt.
Vorzugsweise ist das Beschichtungsmaterial auf die erste Oberfläche aufgebracht und dazu ausgebildet, eine Zündfähigkeit des an der ersten Oberfläche abgeschiedenen Metallstaubs zu verringern. Hierfür kann als das Beschichtungsmaterial beispielsweise Calziumcarbonat beziehungsweise Kalk oder Kreide zum Einsatz kommen. Ein derartiges Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf die erste Oberfläche wird auch als Precoaten beziehungsweise Precoatieren, also als Vorbeschichten, bezeichnet.
Wenn als das Beschichtungsmaterial Calziumcarbonat zum Einsatz kommt, so kann das pulverförmige Gemisch aus Calziumcarbonat und Metallstaub beziehungsweise Metallpulver, welches beim Abreinigen der wenigstens einen Filtereinrichtung des Staubsammlers anfällt, anschließend in ein festes Produkt überführt werden, beispielsweise durch Brennen beziehungsweise Sintern. In einer derartigen festen Form ist das Abfallprodukt leichter zu entsorgen, insbesondere weil keine Entmischung des Metallpulvers und des Beschichtungsmaterials mehr stattfinden kann.
Vorzugsweise weist der Staubsammler einen Sammelraum auf, in welchen der von der ersten Oberfläche entfernte Metallstaub zusammen mit dem Beschichtungsmaterial einbringbar ist. Dadurch gestaltet sich das Entfernen des Gemisches aus dem Staubsammler, welches den Metallstaub und das Beschichtungsmaterial enthält, besonders einfach. In dem Sammelraum kann insbesondere ein entnehmbares Gefäß angeordnet sein, um das Gemisch aus dem Metallstaub und dem Beschichtungsmaterial besonders einfach handhaben zu können.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Filtereinrichtung eine Mehrzahl von Hohlkörpern auf, wobei durch eine Außenseite der Hohlkörper die erste Oberfläche bereitgestellt ist, und wobei die zweite Oberfläche einen in dem jeweiligen Hohlkörper ausgebildeten Hohlraum begrenzt. Dadurch weist die Filtereinrichtung eine besonders große Oberfläche auf. Folglich kann mittels des Staubsammlers besonders viel Metallstaub abgeschieden werden, bevor die Filtereinrichtung so stark zugesetzt ist, dass in einem Spülbetrieb des Staubsammlers durch Einbringen des Spülmediums eine Abreinigung vorgenommen werden sollte.
Die Hohlkörper können insbesondere als Lamellen, beispielsweise als Kunststofflamellen, ausgebildet sein. So lassen sich die Hohlkörper besonders kostengünstig, aufwandsarm und mit geringem Gewicht bereitstellen, und zudem ist eine große Filterfläche der Filtereinrichtung ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Hohlkörper an einen Sammelkanal angeschlossen, in welchen in einem Spülbetrieb des Staubsammlers das Spülmedium einbringbar ist. Dies macht das Abreinigen der Hohlkörper und den Aufbau der Filtereinrichtung besonders einfach.
Vorzugsweise ist der wenigstens einen Filtereinrichtung zumindest ein weiterer Filter nachgeschaltet, welcher insbesondere als Feinfilter ausgebildet sein kann. Insbesondere kann der zumindest eine weitere Filter somit zum Abscheiden von Partikeln einer geringeren Größe ausgebildet sein als die wenigstens eine Filtereinrichtung. Mittels eines solchen weiteren Filters lässt sich ein Austreten von Metallstaub aus dem Staubsammler in die Umgebung über einen Auslass des Staubsammlers besonders weitgehend verhindern.
Der weitere Anschluss des Staubsammlers kann an eine Einrichtung zum Beaufschlagen der zweiten Oberfläche mit dem Spülmedium angeschlossen sein. Dann kann der Staubsammler in einem Spülbetrieb betrieben werden, in welchem der Metallstaub zusammen mit dem Beschichtungsmaterial von der ersten Oberfläche entfernt werden kann.
Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Beaufschlagen der ersten Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial ausgebildet. Die Einrichtung kann dann sowohl zum Abreinigen als auch zum Beschichten beziehungsweise Vorbeschichten (Precoaten) verwendet werden, also auch zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf die erste Oberfläche. Dies macht den Aufwand zum Beaufschlagen der zweiten Oberfläche mit dem Spülmedium und zum Beaufschlagen der ersten Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial besonders gering.
Vorzugsweise weist die Einrichtung einen Auslass auf, über welchen in Abhängigkeit von einem Betätigen eines Umschaltelements der Einrichtung wahlweise das Spülmedium oder das Beschichtungsmaterial in den Staubsammler einbringbar ist. Beispielsweise kann als Umschaltelement ein Ventil verwendet werden, welches in einer ersten Schaltstellung dazu führt, dass das Spülmedium aus dem Auslass der Einrichtung austritt und in einer zweiten Schaltstellung dazu, dass das Beschichtungsmaterial aus dem Auslass austritt. Es können jedoch auch separate Auslässe vorgesehen sein, wobei dann ein Auslass zum Einbringen des Spülmediums in dem Staubsammler ausgebildet ist, und ein weiterer Auslass zum Einbringen des Beschichtungsmaterials in den Staubsammler.
Vorzugsweise weist die Einrichtung ein Gebläse auf, mittels welchem das Spülmedium oder das Beschichtungsmaterial in den Staubsammler gefördert werden kann. So kann mittels der Einrichtung je nach Bedarf das Spülmedium oder das Beschichtungsmaterial einfach zur Verfügung gestellt werden.
Vorzugsweise weist der Staubsammler Räder zum Fortbewegen des Staubsammlers auf. Dadurch lässt sich der Staubsammler besonders leicht an einen gewünschten Einsatzort bewegen, an welchem es Metallstaub aus dem angesaugten Rohgas abzuscheiden gilt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Staubsammlers wird in einem Saugbetrieb des Staubsammlers Metallstaub aus einem Rohgas abgeschieden, welches über einen Anschluss des Staubsammlers angesaugt wird. An den Anschluss ist eine Saugeinrichtung angeschlossen, wobei ein Gebläse des Staubsammlers einen Unterdruck erzeugt. In dem Saugbetrieb wird das Rohgas wenigstens einer Filtereinrichtung zugeführt, welche eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche aufweist. Im Saugbetrieb wird somit der Metallstab an der ersten Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung zurückgehalten. In einem Spülbetrieb des Staubsammlers wird die zweite Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung über wenigstens einen weiteren Anschluss des Staubsammlers mit einem Spülmedium beaufschlagt. In dem Spülbetrieb wird mittels des Spülmediums an der ersten Oberfläche der wenigstens einen Filtereinrichtung abgeschiedener Metallstaub zusammen mit einem auf die erste Oberfläche aufgebrachten Beschichtungsmaterial von der ersten Oberfläche entfernt. Mittels eines solchen Verfahrens zum Betreiben eines Staubsammlers lassen sich die Nachteile eines Nassabscheiders vermeiden, und es können unterschiedliche Metallstäube beziehungsweise Metallpulver im Saugbetrieb des Staubsammlers an der ersten Oberfläche der Filtereinrichtung abgeschieden werden.
Die für den erfindungsgemäßen Staubsammler beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung einen Staubsammler zum Abscheiden von Metallstaub, welcher als Trockensauger ausgebildet ist, wobei Filterlamellen eines Filters des Staubsammlers an ihrer Außenseite mit einem Kalkpulver als Beschichtungsmaterial beschichtet sind;
2 schematisch den Filter des Staubsammlers gemäß 1, wobei die Lamellen des Filters teilweise geschnitten gezeigt sind;
3 eine Situation, in welcher der Staubsammler an eine Station angeschlossen ist, welche zum Abreinigen des Filters und zum Beaufschlagen der Lamellen des Filters mit dem Kalkpulver ausgebildet ist;
4 eine Situation, in welcher das von den Lamellen zusammen mit Metallstaub entfernte Kalkpulver aus dem Staubsammler entnommen wird; und
5 das Beaufschlagen der Außenseiten der Lamellen des Filters mit frischem Kalkpulver, welches in der Abreinigungsstation bevorratet ist.

In 1 ist schematisch ein Staubsammler 1 gezeigt, welcher zum Abscheiden von Metallstaub beziehungsweise Metallpulver aus einem angesaugten Rohgas ausgebildet ist. Ein solcher Staubsammler 1 kommt beispielsweise zum Einsatz, wenn bei einem generativen Fertigungsverfahren wie etwa dem selektiven Laserschmelzen überschüssiges Metallpulver nach der Herstellung eines Bauteils entfernt werden soll. Hierfür weist der Staubsammler 1 einen ersten Anschluss 2 auf, an welchen eine Saugeinrichtung, etwa ein Saugrohr oder ein Schlauch, angeschlossen werden kann. Zum Erzeugen eines Unterdrucks weist der Staubsammler 1 ein Gebläse etwa in Form eines vorliegend beispielhaft und schematisch gezeigten Seitenkanalverdichters 3 auf. An einem Boden 4 eines Gehäuses 5 des Staubsammlers 1 sind vorliegend stark schematisiert dargestellte Räder 6 angeordnet, sodass der Staubsammler 1 leicht zu seinem gewünschten Einsatzort verfahren beziehungsweise fortbewegt werden kann. Der fahrbare Staubsammler 1 weist eine Filtereinrichtung 7 auf, welche vorliegend eine Mehrzahl von als Hohlkörper ausgebildeten Lamellen 8 umfasst (vergleiche 2).
Der Staubsammler 1 ist vorliegend als Trockensauger ausgebildet. Dennoch lassen sich mit dem Staubsammler 1 Metallstäube wie beispielsweise Aluminiumpulver aufsaugen beziehungsweise abscheiden, für welche üblicherweise ein Nassabscheider verwendet wird.
Denn die Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 sind an einer ersten, im Saugbetrieb des Staubsammlers 1 dem Rohgas zugewandten Oberfläche 9 mit einem Beschichtungsmaterial, vorliegend in Form von Kalkpulver 10 beschichtet. Mit anderen Worten sind die die vorzugsweise aus Kunststoff gebildeten Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 mit Calziumcarbonat beziehungsweise Kalk in Form des Kalkpulvers 10 vorbeschichtet oder precoatiert. Diese Beschichtung der ersten Oberfläche 9 mit dem Kalkpulver 10 führt dazu, dass in dem Rohgas enthaltener Metallstaub sich mit dem Kalkpulver 10 vermischt beziehungsweise in das Kalkpulver 10 eingebracht wird.
Somit erfüllt das Kalkpulver 10 oder Calziumcarbonat die Aufgabe, leicht entzündlichen Metallstaub beziehungsweise Metallpulver derart zu neutralisieren, dass eine Zündfähigkeit des Metallstaubs verringert ist. Mit anderen Worten ist die Zündfähigkeit des Gemisches, welches das Kalkpulver 10 und den Metallstaub enthält, geringer als die Zündfähigkeit des Metallstaubs alleine. Dadurch kann der fahrbare Staubsammler 1 auch zum Sammeln beziehungsweise Abscheiden von Metallstäuben unterschiedlicher Beschaffenheit, beispielsweise von eisenhaltigen Metallstäuben und von aluminiumhaltigen Metallstäuben, eingesetzt werden. Dennoch werden mit dem Staubsammler 1 die Nachteile eines als Nassabscheider ausgebildeten Staubsammlers vermieden.
Der Filtereinrichtung 7 ist vorliegend ein weiterer Filter nachgeschaltet, welcher vorzugsweise als Feinfilter 28 ausgebildet ist (vergleiche 1).
Ein Filter wie die in 2 gezeigte Filtereinrichtung 7 kann auch in einer stationären Filteranlage verwendet werden, welche im Rahmen von generativen Fertigungsverfahren von Metallbauteilen aus Metallpulver zum Einsatz kommen kann. Hierbei können die Bauteile, welche durch Aufschmelzen des Pulvermaterials und anschließendes Erstarren der Schmelze gefertigt werden, unter einer Schutzgasatmosphäre gefertigt werden, um eine Oxidation zu vermeiden. Das Schutzgas wird während des Prozesses durch den Bearbeitungsraum geleitet und führt feste Rückstände des Schweißprozesses ab, welche auch als Schweißrauch bezeichnet werden. Durch den Schweißrauch wird das Calziumcarbonat beziehungsweise das Kalkpulver 10, welches sich auf dem Filter befindet, verdichtet. Dies erhöht die Filterleistung des Filters. Des Weiteren neutralisiert das Kalkpulver 10 den leicht entzündlichen Schweißrauch. Die Durchmischung des Calziumcarbonats beziehungsweise Kalkpulvers 10 mit dem Schweißrauch und gegebenenfalls mit Pulverrückständen aus dem generativen Fertigungsverfahren verhindert, dass das Metallpulver entzündet werden kann. Bei einem solchen stationären Filter kann anhand des Differenzdrucks zwischen der Eingangsströmung und der Ausgangsströmung festgestellt werden, wann die Lamellen 8 des Filters mit Schweißrauch und gegebenenfalls Metallpulver gesättigt sind. Die Lamellen 8 können dann mit einem Druckstoß abgereinigt werden.
Dies geschieht auch vorliegend. Hierfür weist der Staubsammler 1 einen weiteren Anschluss 11 auf (vergleiche 1), über welchen ein Spülmedium zum Abreinigen der Filtereinrichtung 7 in den Staubsammler 1 eingebracht werden kann. Dies soll mit Bezug auf 2 veranschaulicht werden.
Die Filtereinrichtung 7 beziehungsweise die Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 weisen nämlich eine zweite, als Reingasseite ausgebildete Oberfläche 12 auf. Diese zweite Oberfläche 12 begrenzt bei den vorliegend als die Lamellen 8 ausgebildeten Hohlkörpern der Filtereinrichtung 7 einen in dem jeweiligen Hohlkörper ausgebildeten Hohlraum. Das von dem Metallstaub zu reinigende Rohgas durchströmt also im Saugbetrieb des Staubsammlers 1 die jeweiligen Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 von der ersten Oberfläche 9 zu der zweiten Oberfläche 12. Das Rohgas tritt folglich durch die vorliegend aus Kunststoff gebildeten Wände der Lamellen 8 hindurch, welche an ihrer Außenseite beziehungsweise an der ersten Oberfläche 9 mit dem Kalkpulver 10 versehen sind. Über den weiteren Anschluss 11 kann jedoch in einem Spülbetrieb des Staubsammlers 1 die zweite Oberfläche 12 mit einem Spülmedium wie etwa einem Inertgas, beispielsweise mit Stickstoff und/oder Argon, beaufschlagt werden. Durch einen solchen Druckstoß werden die Lamellen 8 abgereinigt. Das in das Innere der Lamellen 8 eingebrachte Spülmedium bewirkt, dass dieses Spülmedium von der zweiten Oberfläche 12 zu der ersten Oberfläche 9 hin durch die Wände der Lamellen 8 hindurchtritt. Hierbei entfernt das Spülmedium den an der ersten Oberfläche 9 der Filtereinrichtung 7 abgeschiedenen Metallstaub zusammen mit dem auf die erste Oberfläche 9 aufgebrachten Beschichtungsmaterial in Form des Kalkpulvers 10.
Das Durchströmen der Filtereinrichtung 7 im Saugbetrieb des Staubsammlers 1 ist in 2 durch einen ersten Pfeil 13 veranschaulicht. Das Einbringen des Spülmediums in den inneren Hohlraum der jeweiligen Lamellen 8 zum Abreinigen der ersten Oberfläche 9 der Lamellen 8 ist in 1 demgegenüber durch einen weiteren Pfeil 14 veranschaulicht. Dieses Abreinigen geschieht in dem Spülbetrieb des Staubsammlers 1. Aus 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass die Lamellen 8 an einen Sammelkanal 27 angeschlossen sein können, in welchen in dem Spülbetrieb des Staubsammlers 1 (vergleiche 3) das Spülmedium eingebracht werden kann.
Von dem Saugbetrieb des Staubsammlers 1 wird vorzugsweise dann zu dem Spülbetrieb übergegangen, wenn die Filtereinrichtung 7 beziehungsweise die Lamellen 8 so stark mit dem in dem Kalkpulver 10 gebundenen Metallstaub beaufschlagt sind, dass der Druckverlust beim Durchströmen der Filtereinrichtung 7 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Diese Situation soll anhand von 3 veranschaulicht werden. Dementsprechend ist der weitere Anschluss 11 des Staubsammlers 1 an eine Station beziehungsweise Einrichtung 15 angeschlossen, welche in 3 schematisch gezeigt ist. Diese Einrichtung 15 weist eine Leitung 16 auf, welche im Spülbetrieb des Staubsammlers 1 an den weiteren Anschluss 11 angeschlossen ist. In die Leitung 16 einströmendes, beispielsweise aus einem Tank stammendes, Spülmedium etwa in Form von Stickstoff und/oder Argon ist in 3 durch einen weiteren Pfeil 17 veranschaulicht. Das unter Druck in den Staubsammler 1 eingebrachte Spülmedium, mit welchem die zweite Oberfläche 12 der Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 (vergleiche 2) beaufschlagt wird, führt dazu, dass sich der in dem Kalkpulver 10 gebundene Metallstaub von der Außenseite beziehungsweise der ersten Oberfläche 9 der Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7 löst. Dieses, mit dem Metallstaub beaufschlagte beziehungsweise durchmischte Kalkpulver 10 gelangt in einen Sammelraum 18 des Staubsammlers 1. Mittels des Druckstoßes wird also an der Abreinigungsstation beziehungsweise Einrichtung 15 der Schmutz von der Filtereinrichtung 7 entfernt.
4 zeigt, wie der Abfall, also das mit dem Metallstaub vermischte beziehungsweise beaufschlagte Kalkpulver 10, aus dem Staubsammler 1 entnommen wird. Dieses Entnehmen ist in 4 durch einen weiteren Pfeil 19 veranschaulicht. Die Entsorgung des Abfalls ist bei dem vorliegend beschriebenen Staubsammler 1 besonders einfach, da der den Metallstaub und das Kalkpulver 10 umfassende Abfall nicht brennbar ist. Das Gemisch aus dem Kalkpulver 10 und dem Metallstaub kann mit weiterem Kalkpulver 10 vermischt werden, um die Zündfähigkeit des Gemisches weiter zu reduzieren. Jedoch auch ohne diese Maßnahme kann erreicht werden, dass das Gemisch, welches das Kalkpulver 10 und den Metallstaub enthält, nicht entzündlich ist und so einfach einer Entsorgung zugeführt werden kann.
In der Leitung 16 ist bei der Einrichtung 15 ein Ventil 20 angeordnet. Mittels eines derartigen Umschaltelements kann dafür gesorgt werden, dass im anschließenden Betrieb der Einrichtung 15 die Filtereinrichtung 7 wieder mit neuem Kalkpulver 10 beaufschlagt wird. Hierfür ist in einem Behältnis 21 der Einrichtung 15, in welchem vorliegend auch das Ventil 20 angeordnet ist, neues, noch nicht mit Metallstaub beaufschlagtes Kalkpulver 10 bevorratet. Durch Umschalten des Ventils 20 wird ein Einlass 22 der Leitung 16 freigegeben, über welchen das in dem Behältnis 21 bevorratete Kalkpulver 10 in die Leitung 16 gelangen kann. Des Weiteren weist die Einrichtung 15 ein Gebläse etwa in Form eines Seitenkanalverdichters 23 auf. Durch Betätigen dieses Gebläses kann bei entsprechender Schaltstellung des Ventils 20 dafür gesorgt werden, dass das Kalkpulver 10 über den Einlass 22 in die Leitung 16 gelangt. Das Ventil 20 wird also von dem Zustand, in welchem die Einrichtung 15 zum Abreinigen genutzt wird, in den Zustand umgeschaltet, in welchem die Einrichtung 15 zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials, also für das Precoating, genutzt wird.
In 5 veranschaulichen weitere Pfeile 24, wie durch Betrieb des Seitenkanalverdichters 23 beziehungsweise eines derartigen Gebläses das Kalkpulver 10 über den Einlass 22 in die Leitung 16 gelangt. Ein weiterer Pfeil 25 in 5 veranschaulicht das Einbringen des Kalkpulvers 10 in den Staubsammler 1 zum Zwecke des Aufbringens des Kalkpulvers 10 auf die erste Oberfläche 9 der der Filtereinrichtung 7, vorliegend also auf die erste Oberfläche 9 der Lamellen 8 der Filtereinrichtung 7. Hierfür kann die Leitung 16 an einen entsprechenden Anschluss des Staubsammlers 1 angeschlossen werden, beispielsweise an den Anschluss 2. Es kann hierfür jedoch auch ein separater Anschluss, beispielsweise in 5 gezeigter Anschluss 26 vorgesehen sein, über welchen das Kalkpulver 10 aus der Einrichtung 15 der Rohgasseite und somit der ersten Oberfläche 9 der Filtereinrichtung 7 zugeführt werden kann.
In der in 5 gezeigten Situation, in welcher der Staubsammler 1 an die Einrichtung 15 angeschlossen ist, wird somit die Filtereinrichtung 7 mit dem Kalkpulver 10 beziehungsweise Kreidepulver vorbeschichtet oder precoatiert. Die Station oder Einrichtung 15 dient also zur Abreinigung, zur Precoatierung und zur Leerung des Staubsammlers 1.
Im Rahmen der Abreinigung kann beispielsweise durch einen Druckstoß das Gemisch aus dem Kalkpulver 10 und dem Metallstaub von den Lamellen 8 des Staubsammlers 1 oder Saugers nach unten entfernt werden. Der in dem kalkbeschichteten Filter gebundene Metallstaub wird dann zusammen mit dem Kalkpulver 10 aus dem Staubsammler 1 entfernt. Wenn dann das Ventil 20 umgeschaltet wird, kann neues Kalkpulver 10 zum erneuten Precoating zu den Lamellen 8 gefördert werden.
Bezugszeichenliste

1: Staubsammler
2: Anschluss
3: Seitenkanalverdichter
4: Boden
5: Gehäuse
6: Rad
7: Filtereinrichtung
8: Lamelle
9: erste Oberfläche
10: Kalkpulver
11: Anschluss
12: zweite Oberfläche
13: Pfeil
14: Pfeil
15: Einrichtung
16: Leitung
17: Pfeil
18: Sammelraum
19: Pfeil
20: Ventil
21: Behältnis
22: Einlass
23: Seitenkanalverdichter
24: Pfeil
25: Pfeil
26: Anschluss
27: Sammelkanal
28: Feinfilter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10002584 A1 [0010]

Claims

Staubsammler zum Abscheiden von Metallstaub aus einem angesaugten Rohgas, welcher einen Anschluss (2) zum Anschließen einer Saugeinrichtung, ein Gebläse (3) zum Erzeugen eines Unterdrucks und wenigstens eine Filtereinrichtung (7) aufweist, wobei die wenigstens eine Filtereinrichtung (7) eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche (9) und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsammler (1) wenigstens einen weiteren Anschluss (11) aufweist, über welchen die zweite Oberfläche (12) der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) mit einem Spülmedium beaufschlagbar ist, wobei mittels des Spülmediums an der ersten Oberfläche (9) der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) abgeschiedener Metallstaub zusammen mit einem auf die erste Oberfläche (9) aufbringbaren Beschichtungsmaterial (10) von der ersten Oberfläche (9) entfernbar ist.
Staubsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (10) auf die erste Oberfläche (9) aufgebracht und dazu ausgebildet ist, eine Zündfähigkeit des an der ersten Oberfläche (9) abgeschiedenen Metallstaubs zu verringern.
Staubsammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsammler (1) einen Sammelraum (18) aufweist, in welchen der von der ersten Oberfläche (9) entfernte Metallstaub zusammen mit dem Beschichtungsmaterial (10) einbringbar ist.
Staubsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Filtereinrichtung (7) eine Mehrzahl von Hohlkörpern aufweist, wobei durch eine Außenseite der Hohlkörper die erste Oberfläche (9) bereitgestellt ist, und wobei die zweite Oberfläche (12) einen in dem jeweiligen Hohlkörper ausgebildeten Hohlraum begrenzt.
Staubsammler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere als Lamellen (8) ausgebildeten, Hohlkörper an einen Sammelkanal (27) angeschlossen sind, in welchen in einem Spülbetrieb des Staubsammlers (1) das Spülmedium einbringbar ist.
Staubsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) zumindest ein weiterer, insbesondere als Feinfilter (28) ausgebildeter, Filter nachgeschaltet ist.
Staubsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Anschluss (11) des Staubsammlers (1) an eine Einrichtung (15) zum Beaufschlagen der zweiten Oberfläche (12) mit dem Spülmedium angeschlossen ist, wobei die Einrichtung (15) zum Beaufschlagen der ersten Oberfläche (9) mit dem Beschichtungsmaterial (10) ausgebildet ist.
Staubsammler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (15) einen Auslass (16) aufweist, über welchen in Abhängigkeit von einem Betätigen eines Umschaltelements (20) der Einrichtung (15) wahlweise das Spülmedium oder das Beschichtungsmaterial (10) in den Staubsammler (1) einbringbar ist.
Staubsammler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12) ein Gebläse (23) aufweist, mittels welchem das Spülmedium oder das Beschichtungsmaterial (10) in den Staubsammler (1) förderbar ist.
Staubsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsammler (1) Räder (6) zum Fortbewegen des Staubsammlers (1) aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Staubsammlers (1), wobei in einem Saugbetrieb des Staubsammlers (1) Metallstaub aus einem Rohgas abgeschieden wird, welches über einen Anschluss (2) des Staubsammlers (1) angesaugt wird, an welchen eine Saugeinrichtung angeschlossen ist, wobei ein Gebläse (3) des Staubsammlers (1) einen Unterdruck erzeugt, und wobei in dem Saugbetrieb das Rohgas wenigstens einer Filtereinrichtung (7) zugeführt wird, welche eine dem Rohgas zugewandte erste Oberfläche (9) und eine als Reingasseite ausgebildete zweite Oberfläche (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spülbetrieb des Staubsammlers (1) die zweite Oberfläche (12) der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) über wenigstens einen weiteren Anschluss (11) des Staubsammlers (1) mit einem Spülmedium beaufschlagt wird, wobei in dem Spülbetrieb mittels des Spülmediums an der ersten Oberfläche (9) der wenigstens einen Filtereinrichtung (7) abgeschiedener Metallstaub zusammen mit einem auf die erste Oberfläche (9) aufgebrachten Beschichtungsmaterial (10) von der ersten Oberfläche (9) entfernt wird.