DE102019128292A1 - Cleaning device for electrostatically cleaning gas and uses thereof - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas beim Schutzgasschweißen. Die im Schweißrauch auftretenden Partikel werden aufgrund ihrer Ladung auf dem mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle verbundenen Kollektor (1) der Reinigungsvorrichtung abgeschieden. Eine Venturi-Düse (4), die mit Schutzgas betrieben wird, saugt den Partikel-belasteten Schweißrauch an und bläst ihn durch den zylinderförmigen Kollektor (1).The invention relates to a cleaning device for electrostatically cleaning gas during gas-shielded welding. The particles that appear in the welding fumes are deposited on the cleaning device's collector (1), which is connected to the positive pole of a DC voltage source, due to their charge. A venturi nozzle (4), which is operated with protective gas, sucks in the welding fume contaminated with particles and blows it through the cylindrical collector (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mittels derer ein mit Schmauchpartikeln kontaminiertes Rauchgas mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes reinigbar ist gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung der Reinigungsvorrichtung.The invention relates to a device by means of which a smoke gas contaminated with smoke particles can be cleaned with the aid of an electrostatic field. The invention also relates to a use of the cleaning device.

Beim Schutzgasschweißen (Laserschweißen, Plasmaschweißen, Lichtbogenschweißen, ...) tritt stets Schweißrauch auf. Dieser Schweißrauch enthält feine Partikel, welche zum einen die Schutzgasatmosphäre verschmutzen und zum anderen - insbesondere zu beobachten bei Titan oder Magnesium - unter Sauerstoffeinwirkung per spontanem Abbrand hochreaktiv reagieren und in Filteranlagen sogar Explosionen hervorrufen können. Die Verschmutzung der Schutzgasatmosphäre hat zur Folge, dass jegliche Messtechnik zur Kontrolle des Schweißprozesses während des Schweißbetriebes verschmutzt und die zugehörigen Sensoren somit unbrauchbar werden.Welding smoke is always produced during inert gas welding (laser welding, plasma welding, arc welding, ...). This welding smoke contains fine particles which, on the one hand, pollute the protective gas atmosphere and, on the other hand, - particularly to be observed in the case of titanium or magnesium - react highly reactive under the influence of oxygen by spontaneous combustion and can even cause explosions in filter systems. The contamination of the protective gas atmosphere has the consequence that any measuring technology for monitoring the welding process is contaminated during the welding operation and the associated sensors are therefore unusable.

Aus dem Stand der Technik sind Filteranlagen bekannt, die nach dem elektrostatischen Prinzip Partikel aus Gasen filtern. Hierzu werden die im Rauchgas auftretenden Partikel zuerst in einem elektrostatischen Feld, z. B. mittels Stoßionisation, elektrisch geladen und diese geladenen Partikel anschließend auf einer sog. Niederschlagselektrode abgeschieden.Filter systems are known from the prior art which filter particles from gases according to the electrostatic principle. For this purpose, the particles occurring in the flue gas are first placed in an electrostatic field, e.g. B. by means of impact ionization, electrically charged and these charged particles then deposited on a so-called. Precipitation electrode.

Ein Luftreiniger, der nach diesem Prinzip arbeitet, ist in CA 2220287 A1 gezeigt. Die Schrift zeigt ein rohrförmiges Gehäuse, in welchem eine Vielzahl von Elektrodenplatten angeordnet sind. Mit Hilfe eines Ventilators wird die verschmutzte Luft in das rohrförmige Gehäuse und vorbei an der Elektrodenplattenanordnung gesaugt.An air purifier that works on this principle is in CA 2220287 A1 shown. The document shows a tubular housing in which a plurality of electrode plates are arranged. With the help of a fan, the polluted air is sucked into the tubular housing and past the electrode plate arrangement.

Die DE 101 32 582 C1 beschreibt eine Anlage zur Reinigung eines mit flüssigen oder festen Partikeln belasteten Gases. Die Anlage umfasst eine in einem ersten Rohrabschnitt eingebaute elektrostatische Ladeeinheit zur Erzeugung einer Koronaentladung, durch die das elektrisch geladene Rohgas hindurchtritt und ein Raumladungsvolumen zur Hauptreinigung bildet, sowie eine sich daran in einem zweiten Rohrabschnitt anschließenden Einheit aus einer Gruppe geerdeter, röhrenförmiger Elektroden zur Nachreinigung.The DE 101 32 582 C1 describes a system for cleaning a gas contaminated with liquid or solid particles. The system comprises an electrostatic charging unit built into a first pipe section for generating a corona discharge, through which the electrically charged raw gas passes and forms a space charge volume for the main cleaning, as well as a unit connected to it in a second pipe section consisting of a group of grounded, tubular electrodes for subsequent cleaning.

Allerdings ist für das ordnungsgemäße Funktionieren dieser Anlagen zur elektrostatischen Reinigung ein Gasstrom erforderlich, der in üblicher Weise mittels Ventilatoren erzeugt wird. Aufgrund der bewegten Teile besitzen Ventilatoren den Nachteil, dass sie in einem mit Schmutzpartikeln beladenen Gasstrom einen hohen Verschleiß und somit eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen.However, the proper functioning of these systems for electrostatic cleaning requires a gas flow that is generated in the usual way by means of fans. Because of the moving parts, fans have the disadvantage that they are subject to high wear and tear in a gas flow loaded with dirt particles and thus have a high probability of failure.

Im Falle von hochreaktiven Schweißschmäuchen, wie sie z. B. beim Schweißen von Titan oder Magnesium auftreten, besteht zudem die Gefahr, dass sich die Partikel durch eine mechanische Impulseinwirkung oder Reibungswärme der bewegten Teile entzünden oder ggf. sogar eine Explosion ausgelöst wird.In the case of highly reactive welding smudges, as they are, for. B. occur when welding titanium or magnesium, there is also the risk that the particles ignite due to mechanical impulses or frictional heat of the moving parts or even trigger an explosion.

Ein weiterer Nachteil der o.g. elektrostatischen Reiniger liegt in ihrem Aufbau aus einer Vielzahl eng beieinanderliegender Elektroden, sodass der Gasstrom im Laufe des Reinigungsvorganges durch das Beladen der Elektroden mit den Schmutzpartikeln eingeschränkt bzw. behindert wird.Another disadvantage of the above-mentioned electrostatic cleaners is their construction from a large number of closely spaced electrodes, so that the gas flow is restricted or hindered in the course of the cleaning process by the loading of the electrodes with the dirt particles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, wobei eine ausfallsichere Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Rauchgas, insbesondere bei unter Schutzgasatmosphäre durchgeführten industriellen Schweißprozessen, realisierbar sein soll.The invention is based on the object of avoiding the above-mentioned disadvantages, it being possible to implement a fail-safe cleaning device for electrostatic cleaning of flue gas, in particular in industrial welding processes carried out under a protective gas atmosphere.

Die Aufgabe wird durch eine Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Erfindung wird in Anspruch 10 aufgezeigt.The object is achieved by a cleaning device for electrostatic cleaning of gas with the characterizing features according to patent claim 1. Appropriate refinements of the invention can be found in the subclaims. A particularly advantageous use of the invention is shown in claim 10.

Laser-, Plasma- oder Lichtbogenschweißprozesse verursachen stets eine Bildung von Plasma, welches das Schmelzbad einhüllt. Da dieser von Plasma eingehüllte Bereich dem Entstehungsort des Schweißrauches entspricht, ist davon auszugehen, dass es sich bei dem Schweißrauch zumindest anteilsmäßig um ionisierte Partikel handelt, welche beim Verlassen des Plasmas ihre (überwiegend positive) elektrische Ladung aufrechterhalten. Somit ist es möglich, durch ein von außen wirkendes elektrisches Feld Coulombkräfte auf die elektrisch geladenen Schweißrauchpartikel auszuüben, wodurch die Schweißrauchpartikel dem Gas entzogen werden können.Laser, plasma or arc welding processes always cause the formation of plasma, which envelops the weld pool. Since this area surrounded by plasma corresponds to the place where the welding smoke is generated, it can be assumed that the welding smoke is at least partially ionized particles that maintain their (predominantly positive) electrical charge when they leave the plasma. It is thus possible to exert Coulomb forces on the electrically charged welding smoke particles by means of an external electric field, whereby the welding smoke particles can be withdrawn from the gas.

Aus diesem Grund kann zur Reinigung von Schweißrauch eine dedizierte Ionisierungseinrichtung entfallen.For this reason, a dedicated ionization device can be omitted for cleaning welding fumes.

Gemäß der Offenbarung wird eine Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von mit Schweißrauchpartikeln beladenem Gas bereitgestellt, die einen Kollektor in Form eines Hohlzylinders mit einem Rauchgaseintritt an dessen erster Stirnfläche und einem Reingasaustritt an dessen zweiter, der ersten gegenüberliegenden, Stirnfläche umfasst. Dieser Kollektor ist als Kathode ausgebildet, d. h., während des Betriebes der Reinigungsvorrichtung liegt ein negatives elektrisches Potential an dem Kollektor an, indem er mit dem ein negatives Potential bereitstellenden Ausgang (Minuspol) eines Gleichspannungstransformators verbunden ist.According to the disclosure, a cleaning device for electrostatically cleaning gas laden with welding smoke particles is provided, which comprises a collector in the form of a hollow cylinder with a flue gas inlet on its first end face and a clean gas outlet on its second, the first opposite end face. This collector is designed as a cathode, that is, during the operation of the cleaning device, a negative electrical potential is applied to the collector in that it is connected to the output (negative pole) of a DC voltage transformer which provides a negative potential.

Zudem kann zentral innerhalb des Kollektors entlang seiner Zylinderachse eine als Anode ausgebildete stabförmige Elektrode angeordnet sein, an welcher während des Betriebes der Reinigungsvorrichtung ein positives elektrisches Potential anliegt, indem sie mit dem Pluspol des Gleichspannungstransformators verbunden ist, oder an der das Erdpotential anliegt, d. h., die Anode ist geerdet.In addition, a rod-shaped electrode designed as an anode can be arranged centrally within the collector along its cylinder axis, to which a positive electrical potential is applied during operation of the cleaning device by being connected to the positive pole of the DC voltage transformer, or to which the earth potential is applied, i.e. i.e. the anode is grounded.

Vorzugsweise entspricht die Länge der Anode der Länge des Hohlzylinders. Der Durchmesser der Anode kann in einem großen Bereich gewählt sein: minimal beträgt der Durchmesser 1 mm, maximal ist er um 10 mm kleiner als der Innendurchmesser des Kollektors.The length of the anode preferably corresponds to the length of the hollow cylinder. The diameter of the anode can be selected in a wide range: the minimum diameter is 1 mm, and the maximum is 10 mm smaller than the inner diameter of the collector.

Außerdem umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Art Strahlpumpe in Form einer Venturi-Düse, mittels derer das zu reinigende Rauchgas durch den Kollektor gepresst wird. Als Antrieb für diese Venturi-Düse ist ein Gas, bevorzugt ein Schutzgas, vorgesehen. Entsprechend umfasst die Venturi-Düse neben einem zylinderförmigen Anschlussstutzen mit einer Gasaustrittsöffnung und neben einem Ansaugrohr zum Ansaugen von Rauchgas auch eine Schutzgaseintrittsöffnung, an welche mittels einer Schutzgaszufuhrleitung eine Schutzgasquelle anschließbar bzw. angeschlossen ist.In addition, the cleaning device comprises a type of jet pump in the form of a Venturi nozzle, by means of which the flue gas to be cleaned is pressed through the collector. A gas, preferably a protective gas, is provided as the drive for this Venturi nozzle. Correspondingly, the Venturi nozzle comprises, in addition to a cylindrical connection piece with a gas outlet opening and, in addition to a suction pipe for sucking in flue gas, a protective gas inlet opening to which a protective gas source can be or is connected by means of a protective gas supply line.

Das aus der Schutzgasquelle durch die Venturi-Düse strömende Schutzgas saugt über das Ansaugrohr das mit Partikeln beladene Rauchgas an und pumpt das Schutzgas-Rauchgas-Gemisch in den Rauchgaseintritt des Kollektors. Der zylinderförmige Anschlussstutzen der Venturi-Düse ist hierzu mit dem Rauchgaseintritt des Kollektors verbunden.The protective gas flowing from the protective gas source through the Venturi nozzle sucks in the flue gas loaded with particles via the suction pipe and pumps the protective gas / flue gas mixture into the flue gas inlet of the collector. For this purpose, the cylindrical connection piece of the Venturi nozzle is connected to the flue gas inlet of the collector.

Das an den Kollektor angelegte negative elektrische Potential bzw. ein zwischen Anode und Kollektor erzeugtes elektrostatisches Feld übt Coulombkräfte auf die (negativ) geladenen Schweißrauchpartikel aus und zieht diese an die Innenwand des Kollektors, wo sie haften bleiben.The negative electrical potential applied to the collector or an electrostatic field generated between anode and collector exerts Coulomb forces on the (negatively) charged welding smoke particles and pulls them to the inner wall of the collector, where they adhere.

Da die als Strahlpumpe eingesetzte Venturi-Düse ohne bewegte Teile aufgebaut ist, ist sie besonders robust und wartungsarm. Somit ist deren Dauerfunktionalität durch äußere Verschmutzung weitestgehend unbeeinflusst. Die Gefahr einer Entzündung hochreaktiver Partikel ist durch den Verzicht auf bewegte Teile gleichfalls reduziert. Zudem besitzt die Verwendung einer Schutzgas-betriebenen Strahlpumpe den weiteren Vorteil, dass neues Schutzgas z. B. an den Wirkort des Schweißens und/oder zum Befüllen einer beim Schweißen eingesetzten geschlossenen Konstruktion zur Aufrechterhaltung der Schutzgasatmosphäre, z. B. eines Schutzgassacks, eingebracht werden kann.Since the venturi nozzle used as a jet pump has no moving parts, it is particularly robust and low-maintenance. This means that their long-term functionality is largely unaffected by external contamination. The risk of ignition of highly reactive particles is also reduced by dispensing with moving parts. In addition, the use of a protective gas-operated jet pump has the further advantage that new protective gas z. B. to the place of action of welding and / or to fill a closed construction used during welding to maintain the protective gas atmosphere, z. B. a protective gas bag can be introduced.

Die Reinigungsvorrichtung selbst besteht nur aus wenigen, handelsüblichen Bauteilen, sodass ihr Aufbau kostengünstig und mit nur geringem technischen Aufwand durchführbar ist. Aufgrund ihrer geringen Abmessungen kann die Reinigungsvorrichtung, auch nachträglich, in ein geschlossenes System zum Schutzgasschweißen eingesetzt werden.The cleaning device itself consists of only a few, commercially available components, so that its construction can be carried out cost-effectively and with little technical effort. Due to its small dimensions, the cleaning device can also be used subsequently in a closed system for gas-shielded welding.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Reinigungsvorrichtung eine Gaszirkulation, z. B. im Schutzgassack oder einem geschlossenen Arbeitsraum, erwirkt, wodurch sichergestellt werden kann, dass möglichst große Mengen an kontaminiertem Rauchgas durch die Kathode hindurch geleitet werden.Another advantage is that the cleaning device has gas circulation, e.g. B. in the protective airbag or a closed work space, which ensures that the largest possible amounts of contaminated flue gas are passed through the cathode.

Eine im Inneren der zylinderförmigen Kathode angeordnete Anode sorgt insbesondere in Schutzgasumgebungen mit Edelgasen für einen kontrollierten Abbau von Überspannungen (beispielsweise beträgt die Ionisierungsenergie von Argon 15,76 eV).An anode arranged inside the cylindrical cathode ensures a controlled reduction of overvoltages (for example, the ionization energy of argon is 15.76 eV), especially in protective gas environments with noble gases.

Die Erfindung kann weiter derart ausgebildet sein, dass die Reinigungsvorrichtung eine Halterung - z. B. aus einem elektrischen Isolator - aufweist, die den Kollektor elektrisch vom Erdpotential trennt. In vorteilhafter Weise kann die Halterung wenigstens ein Gelenk aufweisen, sodass die Reinigungsvorrichtung gezielt auf eine gewünschte Position ausgerichtet werden kann, beispielsweise der Reingasaustritt des Kollektors auf eine Position, an welcher Schutzgas zugeführt werden soll, oder der Ansaugstutzen an eine Position, an der das Rauchgas abgesaugt werden soll.The invention can further be designed such that the cleaning device has a holder - e.g. B. from an electrical insulator - which electrically separates the collector from the earth potential. The holder can advantageously have at least one hinge so that the cleaning device can be aimed specifically at a desired position, for example the clean gas outlet of the collector to a position at which protective gas is to be supplied or the suction nozzle to a position at which the flue gas should be sucked off.

Weiterhin kann ein Schutzgasdurchflussmengenregler vorgesehen sein, welcher an der Schutzgaseintrittsöffnung der Venturi-Düse mittel- oder unmittelbar angeordnet ist. Durch die Steuerung der in die Venturi-Düse eingeleiteten Gasmenge wird zum einen sichergestellt, dass der zugeführte Volumenstrom aus Schutzgas groß genug ist, um den Pumpeffekt aufrecht zu erhalten und zum anderen, dass die durch den Kollektor strömende Gasstrommenge nicht zu groß wird, sodass die Schweißrauchpartikel an der Rohrinnenseite haften bleiben und nicht durch den Gasstrom mitgerissen werden.Furthermore, a protective gas flow rate regulator can be provided, which is arranged directly or indirectly at the protective gas inlet opening of the Venturi nozzle. By controlling the amount of gas introduced into the Venturi nozzle, it is ensured on the one hand that the supplied volume flow of protective gas is large enough to maintain the pumping effect and, on the other hand, that the amount of gas flowing through the collector does not become too large, so that the Welding smoke particles stick to the inside of the pipe and are not carried away by the gas flow.

Gemäß einer Ausführungsform weist der zylinderförmige Kollektor auf seiner Außenseite eine elektrisch isolierende Schicht auf.According to one embodiment, the cylindrical collector has an electrically insulating layer on its outside.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Kollektor eine sandwichartig aufgebaute Wandung aufweist, wobei zwischen einer elektrisch leitendenden inneren und einer elektrisch leitendenden äußeren Wandung eine elektrisch isolierende Zwischenschicht angeordnet ist. Hierbei kann die Zwischenschicht eine Stärke von bis zu 100 mm aufweisen, die äußere Wandung ist geerdet bzw. mit dem Erdungspotential verbindbar. Der Vorteil ist, dass das elektrische Feld der Kathode nach außen abgeschirmt wird, wodurch sich keine Schweißrauchpartikel an der Außenseite der Kathode ablagern können. Außerdem wird die Betriebssicherheit durch die elektrische Isolation erhöht.It can further be provided that the collector has a sandwich-like wall, with an electrically conductive inner wall and an electrically conductive one between outer wall an electrically insulating intermediate layer is arranged. Here, the intermediate layer can have a thickness of up to 100 mm, the outer wall is earthed or can be connected to the earth potential. The advantage is that the electrical field of the cathode is shielded from the outside, so that no welding smoke particles can deposit on the outside of the cathode. In addition, the operational safety is increased by the electrical insulation.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Venturi-Düse an der Ansaugseite des Ansaugrohres einen trichterförmigen Ansaugstutzen aufweist, welcher in seiner Form und Größe das gezielte Einsaugen des kontaminierten Schutzgases verbessert. Insbesondere kann dieser trichterförmige Ansaugstutzen mittels eines flexiblen Schlauches (z. B. Wellschlauch) mit dem Ansaugrohr verbunden sein, sodass der Ansaugstutzen in größtmöglicher Nähe zum Entstehungsort des Schweißrauches positioniert werden kann. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Schläuche mit Ansaugstutzen mit dem Ansaugrohr verbunden sind.One embodiment provides that the Venturi nozzle has a funnel-shaped suction nozzle on the suction side of the suction pipe, the shape and size of which improves the targeted suction of the contaminated protective gas. In particular, this funnel-shaped suction stub can be connected to the suction pipe by means of a flexible hose (e.g. corrugated hose) so that the suction stub can be positioned as close as possible to the location of the welding smoke. In particular, it can also be provided that a plurality of hoses with suction nozzles are connected to the suction pipe.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Ansaugstutzen, die Schläuche und/oder das Ansaugrohr mittels einer Kühlvorrichtung kühlbar ausgeführt, um das in die Venturi-Düse einströmende Rauchgas zuvor abzukühlen. Mit der damit einhergehenden Volumenverkleinerung des Gases stellt sich als weiterer Vorteil ein vergrößerter Gasvolumenstrom ein. Zusätzlich erfolgt durch die Kühlvorrichtung eine Abfuhr der Schweißwärme aus dem Rauchgas, das nach Durchgang durch die Reinigungsvorrichtung als gekühltes Schutzgas wieder der Schweißposition zugeführt werden kann.According to one embodiment, the suction nozzles, the hoses and / or the suction pipe are designed to be coolable by means of a cooling device in order to cool the flue gas flowing into the Venturi nozzle beforehand. With the associated reduction in volume of the gas, there is a further advantage of an increased gas volume flow. In addition, the cooling device removes the welding heat from the flue gas, which after passing through the cleaning device can be returned to the welding position as a cooled protective gas.

Für einen ungehinderten Gasfluss durch die Reinigungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Längsachsen von Ansaugrohr der Venturi-Düse, Anschlussstutzen der Venturi-Düse und dem zylinderförmigen Kollektor aufeinander fallen, d. h., das Ansaugrohr der Venturi-Düse ist mit seiner Längsachse koaxial zur Zylinderachse des Anschlussstutzens der Venturi-Düse bzw. des Kollektors angeordnet.For an unhindered gas flow through the cleaning device, it is provided that the longitudinal axes of the suction pipe of the Venturi nozzle, the connecting piece of the Venturi nozzle and the cylindrical collector coincide, i.e. That is, the suction pipe of the Venturi nozzle is arranged with its longitudinal axis coaxially to the cylinder axis of the connecting piece of the Venturi nozzle or the collector.

Optional kann vorgesehen sein, in Gasströmungsrichtung hinter dem Reingasaustritt des Kollektors eine weitere, z. B. plattenförmige, Elektrode anzuordnen, um Restschmauchpartikel anzuziehen und zu binden.Optionally it can be provided, in the gas flow direction behind the clean gas outlet of the collector, a further, z. B. plate-shaped to arrange electrode to attract residual smoke particles and bind.

Alternativ oder zusätzlich kann an dem Reingasaustritt des Kollektors ein herkömmlicher (gasdurchlässiger) Gewebefilter angeordnet sein, der auch ungeladene Schmutzpartikel zurückhält.Alternatively or additionally, a conventional (gas-permeable) fabric filter can be arranged at the clean gas outlet of the collector, which also retains uncharged dirt particles.

Eine Ausgestaltung des Kollektors, d. h. der Kathode, sieht vor, dass an demselben Schwingungsaktuatoren, z. B. Piezoelemente, angeordnet sind. Mittels dieser Schwingungsaktuatoren ist es ermöglicht, in regelmäßigen Zeitabständen bzw. bei Bedarf den Kollektor in Schwingungen zu versetzen, sodass die darauf abgeschiedenen Schmutzpartikel abgerüttelt werden, wodurch der Kollektor gereinigt und somit betriebsbereit gehalten wird. Das Abrütteln kann hierbei jeweils nach Beendigung eines Schweißvorganges erfolgen, aber auch während des Schweißens, wobei hier beispielsweise der Schweißvorgang kurzzeitig für das Abrütteln unterbrochen wird. Somit bleibt die Reinigungsvorrichtung z. B. auch im Falle eines extremen Dauerbetriebes stets funktionsfähig.A design of the collector, d. H. the cathode, provides that on the same vibration actuators, z. B. piezo elements are arranged. By means of these vibration actuators, it is possible to set the collector vibrating at regular time intervals or if necessary, so that the dirt particles deposited on it are shaken off, whereby the collector is cleaned and thus kept ready for operation. The shaking off can take place here in each case after the end of a welding process, but also during welding, in which case, for example, the welding process is briefly interrupted for the shaking off. Thus, the cleaning device remains z. B. always functional even in the case of extreme continuous operation.

Auch die Anode kann einen oder mehrere derartiger Schwingungsaktuatoren, z. B. Piezoelemente, zur wiederkehrenden Abreinigung aufweisen.The anode can also have one or more such vibration actuators, e.g. B. have piezo elements for recurring cleaning.

Weiterhin kann die Reinigungsvorrichtung mit einem Flüssigkeitstank fluidisch verbundene Düsen umfassen, die auf den Kollektor ausgerichtet sind. Hierdurch kann die Kathode mit einer Flüssigkeit besprüht werden, die geeignet ist, eine exotherme Reaktion der an der Kathode abgeschiedenen Schmauchpartikel, z. B. bei Kontakt mit Luft-Sauerstoff, zu unterbinden. Das Risiko einer Spontanentzündung hochreaktiver Schmauchpartikel bzw. einer Explosion wird hierdurch deutlich verringert. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn in einer geschlossenen Schutzgasumgebung geschweißt wird und nach Abschluss der Schweißarbeiten die Reinigungsvorrichtung mit Raumluft belüftet wird.Furthermore, the cleaning device can comprise nozzles which are fluidically connected to a liquid tank and which are aligned with the collector. In this way, the cathode can be sprayed with a liquid which is suitable for preventing an exothermic reaction of the smoke particles deposited on the cathode, e.g. B. in contact with air-oxygen to prevent. This significantly reduces the risk of spontaneous ignition of highly reactive smoke particles or an explosion. This is particularly advantageous when welding is carried out in a closed protective gas environment and the cleaning device is ventilated with room air after the welding work has been completed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigt in schematischer Darstellung die

  • 1 eine erste Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen; und
  • 2 eine zweite Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, the same or similar features being provided with the same reference symbols. For this purpose shows in a schematic representation
  • 1 a first embodiment of the cleaning device for electrostatic cleaning; and
  • 2 a second embodiment of the cleaning device for electrostatic cleaning.

Die Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas gemäß 1 umfasst den als Kathode ausgebildeten zylinderförmigen Kollektor 1, der in der Figur auf der rechten Seite den Reingasaustritt 2 aufweist. Entlang der Zylinderachse 13 des Kollektors ist die stabförmige Anode 3 angeordnet.The cleaning device for electrostatic cleaning of gas according to 1 comprises the cylindrical collector designed as a cathode 1 , the clean gas outlet in the figure on the right 2 having. Along the cylinder axis 13th of the collector is the rod-shaped anode 3 arranged.

Am Rauchgaseintritt 7 des Kollektors 1 ist die Venturi-Düse 4 als Luftstromverstärker angeordnet. Die Venturi-Düse 4 umfasst den Anschlussstutzen 5 mit der Gasaustrittsöffnung 8 und das Ansaugrohr 6. Die Venturi-Düse 4 ist mit der Längsachse 12 ihres Ansaugrohrs 6 koaxial zur Zylinderachse 13 des Kollektors ausgerichtet.At the flue gas inlet 7th of the collector 1 is the venturi nozzle 4th arranged as an airflow booster. The venturi nozzle 4th includes the connecting piece 5 with the gas outlet opening 8th and the suction pipe 6th . The venturi nozzle 4th is with the longitudinal axis 12th your intake pipe 6th coaxial to the cylinder axis 13th of the collector aligned.

Am Ansaugrohr 6 ist der trichterförmige Ansaugstutzen 11 angeordnet. Die Venturi-Düse 4 wird von Schutzgas angetrieben, das über die Schutzgaszufuhrleitung 9 in die Venturi-Düse 4 gepresst wird, wodurch das mit Schmauchpartikeln beladene Gas über den trichterförmigen Ansaugstutzen 11 in das Ansaugrohr 6 eingesaugt wird.On the suction pipe 6th is the funnel-shaped intake manifold 11 arranged. The venturi nozzle 4th is driven by protective gas, which is supplied via the protective gas supply line 9 into the venturi nozzle 4th is pressed, whereby the gas laden with smoke particles via the funnel-shaped suction nozzle 11 into the suction pipe 6th is sucked in.

Die elektrisch isolierende Halterung 10 erlaubt durch das Gelenk 14 eine Ausrichtung des Reingasaustritts 2 oder alternativ des Ansaugstutzens 11 auf eine gewünschte Position.The electrically insulating bracket 10 allowed by the joint 14th an alignment of the clean gas outlet 2 or alternatively the intake manifold 11 to a desired position.

Die Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas gemäß 2 umfasst die stabförmige Elektrode 3, deren Durchmesser im Vergleich zu der stabförmigen Elektrode 3 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung einen deutlich größeren Durchmesser aufweist.The cleaning device for electrostatic cleaning of gas according to 2 comprises the rod-shaped electrode 3 whose diameter compared to the rod-shaped electrode 3 according to the in 1 illustrated first embodiment of the cleaning device has a significantly larger diameter.

Zusätzlich umfasst die Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung gemäß 2 den flexiblen Schlauch 15 zwischen Ansaugrohr 6 und Ansaugstutzen 11, sodass der Ansaugstutzen 11 beliebig platzierbar ist, sowie die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbaren Schwingungsaktuatoren 16 zur fallweisen Abreinigung des mit Schmutzpartikeln beladenen Kollektors 1.In addition, the configuration of the cleaning device according to FIG 2 the flexible hose 15th between suction pipe 6th and intake manifold 11 so that the intake manifold 11 can be placed anywhere, as well as the vibration actuators that can be controlled independently of one another 16 for cleaning the collector loaded with dirt particles on a case-by-case basis 1 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Kollektorcollector
22
ReingasaustrittClean gas outlet
33
stabförmige Elektroderod-shaped electrode
44th
Venturi-DüseVenturi nozzle
55
AnschlussstutzenConnection piece
66th
AnsaugrohrSuction pipe
77th
RauchgaseintrittFlue gas inlet
88th
GasaustrittsöffnungGas outlet opening
99
SchutzgaszufuhrleitungInert gas supply line
1010
Halterungbracket
1111
AnsaugstutzenIntake manifold
1212th
Längsachse des AnsaugrohrsLongitudinal axis of the suction pipe
1313th
Zylinderachse des KollektorsCylinder axis of the collector
1414th
Gelenkjoint
1515th
Schlauchtube
1616
SchwingungsaktuatorVibration actuator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • CA 2220287 A1 [0004]CA 2220287 A1 [0004]
  • DE 10132582 C1 [0005]DE 10132582 C1 [0005]

Claims (10)

Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas, umfassend einen zylinderförmigen Kollektor (1) mit einem Rauchgaseintritt (7) und einem Reingasaustritt (2), dadurch gekennzeichnet, dass - der zylinderförmige Kollektor (1) als Kathode ausgebildet ist, der mit dem Minuspol eines Gleichspannungstransformators verbindbar oder verbunden ist, - eine Venturi-Düse (4), aufweisend eine Schutzgaseintrittsöffnung, einen zylinderförmigen Anschlussstutzen (5) mit einer Gasaustrittsöffnung (8) und ein Ansaugrohr (6) zum Ansaugen von Rauchgas, an der Gasaustrittsöffnung (8) des Anschlussstutzens (5) mit dem Rauchgaseintritt (7) des Kollektors (1) verbunden ist, - wobei eine Schutzgasquelle an die Schutzgaseintrittsöffnung der Venturi-Düse (4) anschließbar oder angeschlossen ist.Cleaning device for electrostatic cleaning of gas, comprising a cylindrical collector (1) with a flue gas inlet (7) and a clean gas outlet (2), characterized in that - the cylindrical collector (1) is designed as a cathode which can be connected to the negative pole of a DC voltage transformer or is connected, - a Venturi nozzle (4), having a protective gas inlet opening, a cylindrical connecting piece (5) with a gas outlet opening (8) and a suction pipe (6) for sucking in flue gas, at the gas outlet opening (8) of the connecting piece (5) ) is connected to the flue gas inlet (7) of the collector (1), - wherein a protective gas source can be or is connected to the protective gas inlet opening of the Venturi nozzle (4). Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Halterung (10) aus einem elektrischen Isolator aufweist.Cleaning device according to Claim 1 , characterized in that it has a holder (10) made of an electrical insulator. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schutzgaseintrittsöffnung der Venturi-Düse (4) ein Schutzgasdurchflussmengenregler angeordnet ist, mittels dessen im Betrieb der Vorrichtung ein Gasmassenstrom des durch den Kollektor (1) strömenden Gases steuerbar ist.Cleaning device according to Claim 1 or 2 , characterized in that a protective gas flow regulator is arranged at the protective gas inlet opening of the Venturi nozzle (4), by means of which a gas mass flow of the gas flowing through the collector (1) can be controlled during operation of the device. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Kollektor (1) auf seiner Außenseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen ist.Cleaning device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the cylindrical collector (1) is coated on its outside with an electrically insulating layer. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des zylinderförmigen Kollektors (1) sandwichartig aus einer elektrisch leitendenden inneren und einer elektrisch leitendenden, geerdeten äußeren Wandung mit einer dazwischen angeordneten, elektrisch isolierenden Zwischenschicht aufgebaut ist.Cleaning device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the wall of the cylindrical collector (1) is constructed like a sandwich from an electrically conductive inner and an electrically conductive, earthed outer wall with an electrically insulating intermediate layer arranged in between. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugrohr (6) der Venturi-Düse (4) an seinem der Venturi-Düse (4) abgewandten Endbereich einen trichterartigen Ansaugstutzen (11) zum Ansaugen des Rauchgases aufweist.Cleaning device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the suction pipe (6) of the Venturi nozzle (4) has a funnel-like suction nozzle (11) for sucking in the flue gas at its end region facing away from the Venturi nozzle (4). Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugrohr (6) der Venturi-Düse (4) mit seiner Längsachse (12) koaxial zur Zylinderachse des Anschlussstutzens (5) der Venturi-Düse (4) angeordnet ist.Cleaning device according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the suction pipe (6) of the Venturi nozzle (4) is arranged with its longitudinal axis (12) coaxially to the cylinder axis of the connecting piece (5) of the Venturi nozzle (4). Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Reingasaustritt (2) des zylinderförmigen Kollektors (1) ein gasdurchlässiger Gewebefilter angeordnet ist.Cleaning device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a gas-permeable fabric filter is arranged at the clean gas outlet (2) of the cylindrical collector (1). Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zylinderförmigen Kollektors (1) entlang seiner Zylinderachse (13) eine als Anode ausgebildete stabförmige Elektrode (3) angeordnet ist, die mit dem Minuspol des Gleichspannungstransformators oder dem Erdpotential verbindbar oder verbunden ist,Cleaning device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a rod-shaped electrode (3) designed as an anode is arranged within the cylindrical collector (1) along its cylinder axis (13), which can be or is connected to the negative pole of the DC voltage transformer or the earth potential, Verwendung der Reinigungsvorrichtung zum elektrostatischen Reinigen von Gas nach Anspruch 1 in einem Bauraum zur additiven Fertigung eines Formkörpers in einer Schutzgasatmosphäre, wobei der Bauraum gegenüber der Außenatmosphäre dicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzgaszufuhrleitung (9) zur Zufuhr eines Schutzgases in den Bauraum an die Schutzgaseintrittsöffnung der Venturi-Düse (4) angeschlossen ist.Using the cleaning device for electrostatic cleaning of gas according to Claim 1 in an installation space for the additive manufacture of a molded body in a protective gas atmosphere, the installation space being sealed against the outside atmosphere, characterized in that a protective gas supply line (9) for supplying a protective gas into the installation space is connected to the protective gas inlet opening of the Venturi nozzle (4).
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