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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Funkenabscheider, der vorzugsweise Teil eines mobilen Absauggeräts ist oder damit verbunden werden kann.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bei vielen industriellen Prozessen, z.B. beim Schweißen, Schneiden, Löten, Gravieren, Kleben oder Erodieren, entstehen gesundheitsschädliche Stäube, Rauch oder Gase, die nicht ungefiltert in die Umgebung abgegeben werden dürfen. Zur Filterung der bei solchen Prozessen entstehenden Abluft werden je nach Art des Prozesses zentrale Absauganlagen oder mobile Absauggeräte eingesetzt, welche die Abluft mit Hilfe eines Gebläses ansaugen und die schädlichen Substanzen mit Hilfe von im Strömungsweg angeordneten Filtern aus der angesaugten Luft herausfiltern.
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Vor allem bei der Materialbearbeitung, z.B. beim Schweißen, Schneiden oder Schleifen, kommt es aufgrund der auftretenden Reibung zu erheblicher Wärmeentwicklung. Infolge der hohen Temperaturen können Funken entstehen, bei denen es sich z.B. um glühende Bearbeitungsrückstände handeln kann. Gelangen solche Funken in die Filter der Absauganlagen oder -geräte, können sich die Filter entzünden.
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Aus der
DE 10 2011 117 830 A1 ist eine Funkenlöscheinrichtung zum Löschen von Glutteilchen bekannt, die gemeinsam mit solchen Absauganlagen oder -geräten eingesetzt werden kann. Die Funkenlöscheinrichtung hat eine Strömungsstrecke, in der Prallstäbe parallel und versetzt zueinander angeordnet sind. Der Wirkungsgrad dieser bekannten Funkenlöscheinrichtung ist allerdings unbefriedigend.
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Einen höheren Wirkungsgrad haben Funkenabscheider, die ein Drahtgeflecht enthalten. In dem dichten Drahtgeflecht werden auch kleine Funken zuverlässig entfernt, sofern der Strömungsweg durch das Geflecht ausreichend lang ist.
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Die bekannten Funkenabscheider mit Drahtgeflecht sind allerdings voluminös und/oder kompliziert aufgebaut. Daher können diese bekannten Funkenabscheider nicht ohne weiteres in oder zusammen mit relativ kleinen mobilen Absauggeräten verwendet werden, die häufig nur die Größe eines Reisekoffers haben.
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Aus der
US 3 515 241 A ist ein Funkenabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Das Filterelement ist dort als Drahtspirale ausgebildet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Funkenabscheider anzugeben, der so einfach und kompakt aufgebaut ist, das er in oder zusammen mit mobilen Absauggeräten eingesetzt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Funkenabscheider nach Anspruch 1.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass sich ein einfach aufgebauter, aber hocheffizienter Funkenabscheider realisieren lässt, wenn der Funkenabscheider direkt in einen aus Rohren oder Schläuchen gebildeten Strömungsweg integriert ist und ein ebenfalls rohrförmiges Gehäuse hat, dessen Durchmesser nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser der Rohre bzw. Schläuche. Der gesamte lichte Querschnitt des Gehäuses wird von dem Filterelement ausgefüllt, so dass die Funken führende Abluft das aus einem Drahtkissen oder Drahtgestrick bestehende Filterelement durchtreten muss.
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Unter einem Drahtgestrick wird eine Anordnung aus dünnen Drähten verstanden, bei dem die Fäden in der Art eines Gewebes miteinander verkreuzt werden. Bei einem Drahtkissen handelt es sich um eine ungeordnete Anordnung von Drähten.
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Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Funkenabscheider eine Lochplatte, die in dem Gehäuse befestigt ist und das Filterelement in axialer Richtung fixiert. Die Lochplatte kann beispielsweise in einer umlaufenden Nut auf der Innenseite des Gehäuses verrasten oder von einem Gehäuseteil gegen das Filterelement gepresst werden. Die Lochplatte erlaubt eine einfache Montage des Funkenabscheiders und sorgt für einen sicheren axialen Sitz des Filterelements.
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Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse zwei miteinander verschraubte oder in anderer Weise lösbar miteinander verbundene und jeweils rohrförmige Gehäuseteile, wobei an jedem Gehäuseteil ein Anschlussstutzen ausgebildet ist. Infolge der Mehrteiligkeit ist der Innenraum des Gehäuses leicht zugänglich, so dass das Filterelement bei Bedarf bequem ausgetauscht werden kann. Außerdem kann das Filterelement zwischen den beiden Gehäuseteilen verklemmt und auf diese Weise axial fixiert werden.
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Ferner weist das Gehäuse ein ebenfalls rohförmiges Zwischenteil auf, das zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet und lösbar mit diesem verbunden ist. In diesem Zwischenteil kann das einzige oder ein weiteres Filterelement angeordnet sein. Wenn sich das Filterelement zugesetzt hat oder aus anderen Gründen ausgetauscht werden muss, kann das gesamte Zwischenteil mit dem darin enthaltenen Filterelement bequem ausgetauscht werden. Eine eventuell vorhandene Lochplatte wird dann ebenfalls entfernt und ggf. entsorgt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere gleichartig aufgebaute Zwischenteile in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei jedes Zwischenteil ein eigenes Filterelement enthält. Durch diesen modularen Aufbau kann die Filterwirkung vergrößert werden, indem die Zwischenteile in der benötigten Anzahl hintereinander angeordnet werden. Das Gehäuse verlängert sich dadurch in axialer Richtung, ohne in Querrichtung größer zu werden.
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Die Verwendung mehrerer Zwischenteile kann zusätzliche Vorteile bieten, wenn die Zwischenteile Filterelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten. Die Filterelemente können beispielsweise eine in Strömungsrichtung zunehmende Drahtdichte haben, wodurch immer feinere glühende Partikel abgefangen werden können. Würde lediglich ein einziges feines Filterelement verwendet, würde sich dieses schnell mit gröberen Partikeln zusetzen und müsste nach kurzer Zeit ausgetauscht werden.
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Vorzugsweise werden die Zwischenteile miteinander verschraubt. Andere Verbindungstechniken, zum Beispiel Bajonettverschlüsse, sind aber ebenfalls möglich.
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Die Anschlussstutzen haben vorzugsweise einen rohrförmigen Abschnitt, auf den ein Rohr oder ein Schlauch des Strömungswegs aufschiebbar ist. In Betracht kommt jedoch auch, das Rohr oder den Schlauch des Strömungswegs in den rohrförmigen Abschnitt des Anschlussstutzens einzuschieben. Darüber hinaus sind stumpfe Verbindungen mit flanschartigen Anschlussenden möglich.
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Vorzugsweise hat das Gehäuse eine Längsachse, bezüglich der das Gehäuse rotationssymmetrisch ist, weil auch die anzuschließenden Rohre oder Schläuche in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt haben. Das Gehäuse kann aber zwischen den Anschlussstutzen auch einen Abschnitt mit einer mehrzähligen, z.B. sechs- oder achtzähligen, Symmetrie haben, wodurch sich das Gehäuse leichter zwischen zwei parallelen Platten fixieren lässt.
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Der erfindungsgemäße Funkenabscheider kann in einen Strömungsweg integriert werden, der zu einem mobilen Absauggerät führt. Alternativ hierzu kann der erfindungsgemäße Funkenabscheider Teil eines solchen mobilen Absauggeräts sein und sich dort eingangsseitig im Strömungsweg befinden, um nachfolgende Abluftfilter vor Funken zu schützen.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Funkenabscheider-System mit einem Funkenabscheider mit zwei lösbar miteinander verbunden und jeweils rohrförmigen Gehäuseteilen, wobei an jedem Gehäuseteil ein Anschlussstutzen ausgebildet ist. Das Funkenabscheider-System weist außerdem mehrere ebenfalls rohrförmige Zwischenteile auf, wobei wahlweise kein Zwischenteil, ein Zwischenteil oder mehrere hintereinander angeordnete und aneinander lösbar befestigte Zwischenteile lösbar an den beiden Gehäuseteilen befestigbar sind. Jedes Zwischenteil enthält dabei ein eigenes Filterelement. Ein solches Funkenabscheider-System ermöglicht es, die Filterwirkung durch Hinzunahme weiterer Zwischenteile an den Bedarf anzupassen. Außerdem lassen sich zugesetzte oder aus anderen Gründen nicht mehr verwendbare Filterelemente leicht durch Austauschen des betreffenden Zwischenteils ersetzen.
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Vor allem dann, wenn die Zwischenteile Filterelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften haben, lässt sich die Wirkung des Funkenabscheiders durch den modularen Zusammenbau flexibel an den jeweiligen Bedarf anpassen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 einen axialen Querschnitt durch einen nicht erfindungsgemäßen Funkenabscheider;
- 2 den Funkenabscheider gemäß der 1, jedoch mit daran angeschlossenen Rohren eines Strömungswegs;
- 3 die in der 2 gezeigte Anordnung in einer Explosionsdarstellung;
- 4 eine perspektivische Ansicht des in den 2 und 3 gezeigten Funkenabscheiders mit daran angeschlossenen Rohren;
- 5 eine der 3 entsprechende Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Funkenabscheiders gemäß einem Ausführungsbeispiel mit zwei Zwischenteilen;
- 6 einen erfindungsgemäßen Funkenabscheider mit drei Zwischenteilen in einer perspektivischen axialen Schnittdarstellung; und
- 7 eines der in der 6 erkennbaren Zwischenteile in einer vergrößerten Darstellung.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1. Nicht erfindungsgemäßer Funkenabscheider
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Die 1 zeigt in einem axialen Querschnitt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Funkenabscheider, der jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist. Der Funkenabscheider 10 weist ein erstes Gehäuseteil 12 und ein zweites Gehäuseteil 14 auf, die beide rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsachse L ausgebildet sind.
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Das erste Gehäuseteil 12 hat einen hohlzylindrischen Anschlussstutzen 16 mit einem Außendurchmesser d1 und einen Rohrabschnitt 18 mit einem Außendurchmesser d2 > d1, wobei d2 kleiner als 1.5 · d1 und vorzugsweise kleiner als 1.2 · d1 ist Der Anschlussstutzen 16 geht dabei über einen konischen Zwischenabschnitt 20 in den Rohrabschnitt 18 über.
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Am Übergang zwischen dem konischen Zwischenabschnitt 20 und dem Rohrabschnitt 18 entsteht eine umlaufende Anschlagskante 22, an der ein scheibenförmiges Filterelement 24 anliegt, bei dem es sich um ein Drahtgestrick oder ein Drahtkissen handelt. Der Durchmesser des Filterelements 24 ist so bemessen, dass es unter leichter Kompression in den Rohrabschnitt 18 des ersten Gehäuseteils 12 eingeschoben werden kann.
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Das zweite Gehäuseteil 14 ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie das erste Gehäuseteil 12. Der mit 26 bezeichnete Rohrabschnitt des zweiten Gehäuseteils 14 hat allerdings einen etwas kleineren Außendurchmesser als der Rohrabschnitt 18 des ersten Gehäuseteils 12, so dass der Rohrabschnitt 26 in den Rohrabschnitt 18 eingeführt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gehäuseteile 12, 14 an ihren Rohrabschnitten 18, 26 miteinander verschraubt. Die Verschraubung ist nur in der 1 und dort lediglich bei 28 angedeutet und ansonsten in den Zeichnungen aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt, da auch andere Befestigungsmöglichkeiten in Betracht kommen.
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Der Anschlussstutzen 28 des zweiten Gehäuseteils 14 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel den gleichen Außendurchmesser d1 wie der Anschlussstutzen 16 des ersten Gehäuseteils 12.
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Zwischen dem Filterelement 24 und der Stirnkante des Rohrabschnitts 26 des zweiten Gehäuseteils 14 ist eine Lochplatte 25 verklemmt, die mehrere Öffnungen 27 aufweist. Die Lochplatte 25 fixiert das Filterelement 24 in axialer Richtung und stellt dadurch sicher, dass sich das Filterelement 24 nicht im Gehäuse des Funkenabscheiders 10 bewegen kann. In der fixierten Position überdeckt das Filterelement 24 den Strömungsweg vollständig, so dass über einen der Anschlussstutzen 16, 28 einströmende Abluft den Funkenabscheider 10 nicht durchströmen kann, ohne das Filterelement 24 passiert zu haben.
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Der in der 1 gezeigte Funkenabscheider 10 ist dafür vorgesehen, in einen aus Rohren oder Schläuchen gebildeten Strömungsweg integriert zu werden. Hierzu werden Rohre oder Schläuche an den Anschlussstutzen 16, 28 der beiden Gehäuseteile 12 bzw. 14 befestigt, wie dies die 2 illustriert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Strömungsweg durch zwei Rohre R1, R2 gebildet, die aufgrund ihrer Ringstruktur eine gewisse Elastizität haben und dadurch schlauchähnliche Eigenschaften besitzen. Die beiden Rohre R1, R2 haben einen Innendurchmesser, der auf den Außendurchmesser d1 der Anschlussstutzen 16, 28 abgestimmt ist und mit geringem Spiel auf die Anschlussstutzen 16, 28 aufgeschoben werden können. Zur Fixierung können zusätzliche Schlauchschellen (nicht dargestellt) verwendet werden.
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Durchströmt Funken enthaltende Abluft beispielsweise entlang der durch einen in der 2 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung den Funkenabscheider 10, muss sie zunächst das Filterelement 24 und anschließend die Lochplatte 25 durchtreten, bevor sie über das Rohr R2 wieder abgeführt werden kann. In dem Drahtgestrick oder Drahtkissen des Filterelements 25 wird die Abluft verwirbelt. In der Abluft mitgeführte Funken treffen auf den komplizierten Strömungswegen im Filterelement auf Drähte und bleiben daran hängen. Das Rohr R2 kann mit einem mobilen Absauggerät verbunden oder in dieses integriert sein und die nun funkenfreie Abluft weiteren Filtern zuführen.
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Die 3 zeigt den in den 1 und 2 gezeigten Funkenabscheider 10 in einer Explosionsdarstellung. Darin ist erkennbar, dass die Öffnungen 27 der Lochplatte 25 so groß sind, dass die Lochplatte 25 die Strömung der Abluft kaum behindert.
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Die 4 zeigt den in den Strömungsweg integrierten Funkenabscheider 10 in einer perspektivischen Darstellung. Erkennbar ist, dass der Funkenabscheider 10 nur geringfügig im Bereich der Rohrabschnitte 18, 26 den Querschnitt des Strömungswegs vergrößert. Der Funkenabscheider 10 lässt sich daher sehr einfach überall dort integrieren, wo wenig Bauraum zur Verfügung steht und Funken aus Abluft entfernt werden sollen, die in Rohren oder Schläuchen geführt ist.
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2. Erfindungsgemäßer Funkenabscheider
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Die 5 zeigt in einer an die 3 angelehnten Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen und mit 10' bezeichneten Funkenabscheider. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Bauteilen enthält der Funkenabscheider 10' zwei identisch aufgebaute Zwischenteile 30, deren Aufbau in der 7 vergrößert in einer perspektivischen axialen Schnittdarstellung gezeigt ist.
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Die Zwischenteile 30 sind ähnlich wie das erste Gehäuseteil 12 aufgebaut, der Anschlussstutzen 16 ist jedoch durch einen weiteren Rohrabschnitt 32 ersetzt, der einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Rohrabschnitt 18 hat. Die beiden Außendurchmesser sind so aneinander angepasst, dass die Zwischenteile 30 ineinander gesteckt oder miteinander verschraubt werden können, wie dies in der perspektivischen axialen Schnittdarstellung der 6 gezeigt ist, bei der drei Zwischenteile 30 hintereinander angeordnet sind. Da jedes Zwischenteil 30 ein Filterelement 25 enthält, lässt sich die Filterwirkung durch Hintereinanderfügen mehrerer Zwischenteile 30 im Prinzip beliebig erhöhen.
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Die in den Zwischenteilen 30 enthaltenen Filterelemente 25 können unterschiedliche Eigenschaften haben, wodurch sich unterschiedliche Filterwirkungen erzielt lassen. So kann z.B. die Drahtdichte entlang der Strömungsrichtung von Filterelement zu Filterelement zunehmen, wodurch immer feinere Partikel in den Filterelementen 24 zurückgehalten werden. Trotzdem kann jedes Zwischenteil 30 individuell ausgetauscht werden, wenn sich das darin enthaltene Filterelement 24 zugesetzt hat.
