DE4138168A1 - Absaugvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung mit einem über eine Saugleitung, einen Vorabscheider mit Sammelbe­ hälter, und über eine Filterkammer mit wenigstens einer Saugdüse verbundenen Saugaggregat.

Derart ausgebildete Saugvorrichtungen sind in einer Viel­ zahl bekannt. Diese Absaugvorrichtungen sind insbesondere als stationäre Anlagen ausgebildet und werden in der Indu­ strie zum Absaugen von Bearbeitungsrückständen, wie Staub, Metallspänen u. dgl. verwendet. Dabei weisen die Absaug­ vorrichtungen Saugleistungen mit einem Volumenstrom von 3500 m³/h und mehr auf. Das Sauggut wird über Saugdüsen z. B. direkt aus dem Bearbeitungsbereich abgesaugt und über Saugleistungen, welche z. B. eine Nennweite von 200 mm auf­ weisen, in einen Zyklon-Vorabscheider geleitet. Dort wer­ den alle gröberen Partikel und der Großteil des Staubs aus dem Saugstrom entfernt und in einen Sammelbehälter geleitet. Der vorgereinigte Saugstrom passiert eine Filterkammer, in der die Endreinigung stattfindet. Im Anschluß an die Filter­ kammer befindet sich das Saugaggregat, das den erforderli­ chen Saugdruck und den gewünschten Volumenstrom erzeugt und den gereinigten Saugstrom ins Freie führt.

Der mit Staub und Kleinteilen beladene Saugstrom wird über die Saugleitung tangential in den Zyklon-Vorabscheider ein­ geleitet, wo er in eine spiralförmige Bahn umgelenkt und gegebenenfalls über Leitbleche, Prallflächen od. dgl. ab­ gebremst wird. Hierdurch werden wirkungsvoll die groben Partikel aus dem Saugstrom entfernt, die dann infolge der Schwerkraft nach unten in den unter dem Vorabscheider sich befindenden Sammelbehälter fallen. Es hat sich jedoch ge­ zeigt, daß aufgrund der Umlenkung des Saugstroms im Zyklon- Abscheider auf eine im wesentlichen spiralförmige Bahn die Innenwand des Abscheider durch das Sauggut stark belastet wird. Insbesondere bei scharfkantigem Sauggut oder bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten hat sich gezeigt, daß derartige Zyklon-Vorabscheider nur eine geringe Standzeit aufweisen, da das Gehäuse von innen durchgescheuert wird. Diese schadhaften Stellen müssen dann mühsam durch Ein­ setzen neuer Gehäuseteile repariert werden, wozu die ge­ samte Absaugvorrichtung stillgelegt werden muß. Neben den Aufwendungen für die Reparatur sind also auch Ausfallzei­ ten der Anlage in Kauf zu nehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ab­ saugvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer höhe­ ren Standzeit bereitzustellen. Ferner soll die erfindungs­ gemäße Absaugvorrichtung einen besseren Vorabscheidegrad aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorabscheider eine den Saugstrom teilende und die Teil­ ströme aufeinander zu lenkende Einrichtung aufweist.

Die Einrichtung ist direkt im Strömungsweg des Saugstroms angeordnet und teilt diesen bevorzugt in zwei gleiche Teil­ ströme auf. Diese beiden Teilströme werden so gelenkt, daß sie insbesondere in einem dem Saugstutzen gegenüberliegen­ den Bereich aufeinander prallen und dadurch die Strömungs­ geschwindigkeit drastisch reduziert wird, ohne daß hierfür körperliche Elemente erforderlich sind. Dadurch, daß die zwei oder mehreren Teilströme aufeinander prallen, wird die Strömungsgeschwindigkeit derart herabgesatzt, daß die Grobpartikel aufgrund ihrer Schwerkraft nach unten in den Sammelbehälter fallen. Vorteilhaft erfolgt diese Reduzie­ rung der Strömungsgeschwindigkeit auf sehr kurzem Wege innerhalb des Vorabscheiders, so daß problemlos die Saug­ leistung der gesamten Vorrichtung, d. h. der Volumenstrom und die Strömungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden kön­ nen, ohne daß eina Verschlechterung des Vorabscheidegrades zu befürchten ist. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß der Vorabscheider kleiner gebaut werden kann, da Brems- und Beruhigungsstrecken für den Saugstrom innerhalb des Vorabscheiders entfallen. Zwar ist der den Saugstrom tei­ lende Bereich der Einrichtung mechanisch stark beansprucht, jedoch kann dieser mit einer besonderen Panzerung versehen sein oder mit einfach auswechselbaren Elementan aufgebaut werden.

Bevorzugt ist die Einrichtung derart ausgebildet, daß sie den Saugstrom zusätzlich in Richtung des Sammelbehälters umlenkt. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung des Ab­ scheidegrads erzielt, da das Sauggut mit einem in Richtung des Sammelbehälters weisenden Impuls versetzt wird, und nicht allein durch Schwerkraft in den Sammelbehälter fällt. Dies hat zur Folge, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Saugstroms bei gleichem Abscheidegrad höher sein kann als bei bekannten Absaugvorrichtungen.

Vorteilhaft verläuft die Einströmrichtung des Saugstroms radial in den Vorabscheider. Hierdurch wird eine symmetri­ sche Ausgestaltung des Vorabscheiders möglich, so daß der radial einströmende Saugstrom mittig geteilt und der eine Teilstrom in die eine Hälfte und der andere Teilstrom in die andere Hälfte des Vorabscheiders gelenkt wird. Dabei ist die den Saugstrom teilende Einrichtung zentral im Vor­ abscheider angeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Vorabscheider im wesentlichen kreisringförmig ausge­ bildet ist und den den Saugstrom teilenden Einsatz in ko­ axialer Anordnung aufweist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Einsatz z. B. als Blechformteil ausgebildet sein und über einfache Halteelemente mit dem Gehäuse des Vorab­ scheiders verbunden sein. Blechformteile sind äußerst ein­ fach und preiswert herzustellen, so daß der Austausch des Einsatzes kostengünstig durchführbar ist. Außerdem können derart ausgebildete Einsätze innerhalb kürzester Zeit ge­ wechselt werden, so daß die Stillstandzeiten auf ein Mini­ mum reduziert sind.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Gehäuse des Vorabscheiders kegelstumpfförmig ausgebildet ist und der sich nach unten verjüngende Abschnitt mit seinem unte­ ren Ende mit dem Sammelbehälter verbunden ist. Dabei ist auf den sich nach unten verjüngenden Abschnitt ein zylin­ derförmiger Abschnitt aufgesetzt. Diese zum Teil auch beim Stand der Technik verwendete Form des Gehäuses bietet den Vorteil, daß Vorabscheider mit Durchmessern von etwa 1200 mm auf einfache Weise mit klein bauenden Sammelbehältern ver­ bunden werden können, ohne hierfür spezielle Übergangsstücke vorzusehen. Außerdem stellt der sich konisch verjüngende Abschnitt ebenfalls einen Strömungswiderstand für den Saug­ strom dar.

Bei einer Weiterbildung wird vorgesehen, daß der zylinder­ förmige Abschnitt einen Ansaugstutzen für den radial ein­ strömenden Saugstrom aufweist. Der Ansaugstutzen ist dabei so angeordnet, daß der Saugstrom auf den zentralen Bereich, d. h. auf den Einsatz der Absaugvorrichtung gelenkt wird. Bereits durch den Aufprall des Saugstroms auf den Einsatz wird eine effektive Geschwindigkeitsverringerung erzielt. Auch hierdurch wird der gesamte Raumbedarf der Absaugvor­ richtung zur Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit des Saugstroms vermindert.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung ist vorgesehen, daß das Gehäuse des Vor­ abscheiders einen von oben nach unten sich verjüngenden, insbesondere kegelstumpfförmigen Einsatz aufweist, der den Vorabscheider außenrandseitig nach oben abschließt und eine im wesentlichen zentrale Durchströmöffnung aufweist. Be­ vorzugt bildet der Einsatz die den Saugstrom teilende Ein­ richtung. Ferner wird mittels des kegelstumpfförmigen Ein­ satzes eine Ablenkung des in die Absaugvorrichtung ein­ strömenden Saugstroms nach unten in Richtung des Sammel­ behälters erzielt, so daß das Sauggut von der Durchström­ öffnung weg gelenkt wird. Außerdem stellt der kegelstumpf­ förmige Einsatz ein Strömungshindernis dar, durch welches die Strömungsgeschwindigkeit des Saugstroms weiter verrin­ gert wird. Durch die Umlenkung des Saugstroms um die untere Kante des Einsatzes um nahezu 180° werden die vom Saugstrom mitgeführten Teilchen effektiv abgeführt, da sie der abrup­ ten Richtungsänderung des Saugstroms aufgrund ihrer Träg­ heit nicht folgen können. Die durch die zentrale Durch­ strömöffnung strömende Luft ist weitestgehend frei von Grobpartikeln und lediglich noch gering mit Staub beladen. Dieser Staub wird schließlich in der Filterkammer auf üb­ liche Weise zurückgehalten.

Eine effektive Umlenkung des in den Vorabscheider einströ­ menden Saugstroms in Richtung auf den Sammelbehälter wird dadurch erzielt, daß der Einsatz wenigstens teilweise in den Strömungsweg des in den Vorabscheider einströmenden Saugstroms hineinragt. Hierdurch wird verhindert, daß der Saugstrom direkt vom Ansaugstutzen ohne oder nur mit ge­ ringem Umweg durch den Vorabscheider hindurch zu dessen Ausströmöffnung ohne Vorreinigung strömen kann.

Bevorzugt weist der Einsatz eine dem Saugstrom zugewandte und diesen teilende Kante auf. Durch diese Kante wird nicht nur die Teilung des Saugstroms in die zwei Teilströme, son­ dern auch die Umlenkung der beiden Teilströme erzielt. Die Teilströme werden dann so gelenkt, daß sie aufeinander prallen, wodurch ihre Strömungsgeschwindigkeit drastisch verringert wird.

Vorteilhaft ist der Einsatz, insbesondere im Bereich der Kante, mit auswechselbaren Prallplatten, insbesondere aus einem verschleißfesten Material, versehen. Hierdurch wer­ den die mechanisch besonders stark beanspruchten Bereiche vor vorzeitigem Ausfall durch Verschleiß geschützt. Der Bereich, der der Einströmöffnung zugewandt ist wird be­ sonders stark vom Sauggut beaufschlagt und ist daher im wesentlichen eben ausgebildet und mit ein oder mehreren austauschbaren plattenförmigen Elementen versehen. Diese plattenförmigen Elemente können bei Bedarf innerhalb kür­ zester Zeit bei minimalem Stillstand der Anlage ausgetauscht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das untere sich verjüngende Teil des Einsatzes einen zylinderförmigen, nach unten ragenden Stutzen aufweist. Über die Länge dieses Stutzens kann der Abscheidegrad eingestellt werden, da der Stutzen einerseits einen Strömungswiderstand darstellt, andererseits den Umlenkwinkel des Saugstroms bestimmt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Die in der Zeichnung dargestellten und in der Beschreibung erwähnten Merkmale können jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination bei der Erfindung verwirklicht sein.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Seitenansicht einer Absaugvorrichtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Vor­ abscheider;

Fig. 2a einen Schnitt durch einen Einsatz des Vorabscheiders gemäß Fig. 3; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Vorab­ scheider gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Absaugvor­ richtung, bei der mit 2 das Saugaggregat bezeichnet ist. Dieses Saugaggregat ist über einen nicht dargestellten Elektromotor, der mit einem Steuerschrank verbunden ist, angetrieben. Dem Saugaggregat 2 gegenüberliegend befindet sich ein Ansaugstutzen 3, an dem eine Saugleitung 4 ange­ schlossen ist. Diese Saugleitung 4 weist nicht dargestellte Saugdüsen auf, über die das Sauggut angesaugt und über die Saugleitung 4 gefördert wird. Der Ansaugstutzen 3 befindet sich an einem Vorabscheider 5, in dem der Saugstrom von Grobpartikeln und weitestgehend von Staub gereinigt wird. Dieser Vorabscheider 5, der im einzelnen in den Fig. 2 und 3 beschrieben wird, weist einen unteren, sich verjün­ genden kegelstumpfförmigen Abschnitt 6 und einen oberen zylinderförmigen Abschnitt 7 auf. An den kegelstumpfförmi­ gen Abschnitt 6 schließt sich über eine Verschlußklappe 8 ein Sammelbehälter 9 an, in dem das im Vorabscheider 5 ab­ geschiedene Sauggut angesammelt und abtransportiert wird. Der Sammelbehälter 9 wird über geeignete Haltevorrichtun­ gen 10 und 11 dicht an das untere Ende des Vorabscheiders 5 bzw. der Verschlußklappe 9 angelegt.

Auf dem Vorabscheider 5, der von Stützen 12 getragen wird, befindet sich eine Filterkammer 13, mit der der vom Vorab­ scheider 5 kommende Saugstrom feingefiltert wird. Die Fil­ terkammer 13 weist hierfür spezielle Staubfilter auf, die in gewissen Zeitabständen gereinigt werden. Gegebenenfalls kann die Filterkammer 13 auch als Elektrofilter ausgebildet sein. Der Ausgang der Filterkammer 13 ist mit dem Saugagg­ regat 2 verbunden, welches den gereinigten Saugstrom aus der Filterkammer 13 ansaugt und ins Freie führt. Derartige Absaugvorrichtungen 1 weisen eine Saugleistung mit einem Volumenstrom von bis zu 3500 m³/h auf. Dabei können die Saugdrücke bis zu 80 mbar betragen. Die Höhe derartiger Einrichtungen beträgt etwa 2 m, wobei der Durchmesser des Vorabscheiders 5 bei 1,2 m liegt.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Vorabscheider 5 der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1, wobei mit 14 andeutungsweise der Saugstrom dargestellt ist. Dieser Saug­ strom 14 tritt durch den Ansaugstutzen 3 in das Innere des Vorabscheiders 5 ein und prallt auf eine Einrichtung 15, die als Einsatz 16 ausgebildet ist. Dieser Einsatz 16 ist darart angeordnet, daß er sich über die ganze Höhe des Ansaugstutzens 3 erstreckt, so daß der gesamte Saugstrom 14 auf den dem Ansaugstutzen 3 zugewandten Bereich auf­ prallt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der dem Ansaug­ stutzen 3 zugewandte Bereich des Einsatzes 16 eine Kante 17 auf, die den Saugstrom 14 in zwei Teilströme 14′ und 14′′ aufteilt. Diese Teilströme 14′ und 14′′ werden in unter­ schiedliche Richtungen gelenkt, wobei der eine Teilstrom 14′ den Einsatz 16 in Richtung des Uhrzeigersinns und der Teilstrom 14′′ den Einsatz 16 entgegen dem Uhrzeigersinn wenigstens teilweise umströmt. Außerdem bewirkt der Ein­ satz 16 eine Umlenkung des Saugstroms 14 in Richtung des unteren Endes des Vorabscheiders 5, d. h. in Richtung auf den Sammelbehälter 9. Hierfür und zur Teilung des Saug­ stroms 14 weist der Einsatz 16 Prallflächen 18 auf, die beidseits der Kante 17 liegen. Diese Prallflächen 18 sind im wesentlichen eben ausgebildet und mit hochverschleiß­ festen Platten bestückt. Diese hochverschleißfesten Plat­ ten dienen zum Schutz des Einsatzes 16 und können nach dem Erreichen der Verschleißgrenze auf einfache Weise ausge­ wechselt werden. Mittels dieser Prallflächen 18 wird der im wesentlichen horizontal ankommende Saugstrom 14 nach unten abgelenkt, wie es in Fig. 2a wiedergegeben ist. Hierbei erfährt das im Saugstrom 14 enthaltene Sauggut 19 einen im wesentlichen nach unten gerichteten Impuls und wird in Richtung auf den Sammelbehälter 9 abgelenkt. Der Großteil des Saugstroms 14 umströmt dan Einsatz 16 in Form der Teilströme 14′ und 14′′ und prallt in dem dem Ansaug­ stutzen 3 gegenüberliegenden Bereich 20 aufeinander. In diesem Bereich 20 kommt es zu starken Verwirbelungen der Teilströme 14′ und 14′′, was zu erheblichen Strömungsver­ lusten führt. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Teilströme 14′ und 14′′ stark vermindert, wodurch das Sauggut 19 aufgrund der Schwerkraft absinken kann. Sowohl im Bereich 20 als auch außerhalb dieses Bereichs wird das Sauggut 19 außerdem an die Innenwand des Gehäuses 21 des Vorabscheiders 5 gedrängt, wie es durch die Pfeile 22 schematisch dargestellt ist. Der im Bereich 20 verlang­ samte Saugstrom ist nahezu vollständig vorgereinigt und wird über das Saugaggregat durch eine zentrale Durchström­ öffnung im Einsatz 16 abgesaugt. Dabei wird der Saugstrom 14 nochmals stark umgelenkt, indem er um einen nach unten ragenden Stutzen 24 geführt wird. Dieser Stutzen 24 bildet den unteren Abschluß des im wesentlichen kegelstumpfför­ migen Einsatzes 16 und kann mit seiner Länge auf einen optimalen Abscheidegrad abgestimmt sein. Die abrupte Rich­ tungsänderung des Saugstroms 14 um den Stutzen 24 bewirkt eine nochmalige Erhöhung das Abscheidegrads.

Wie in Fig. 3 dargestellt und oben bereits erwähnt, teilt der Einsatz 16 mit der Kante 17 und den Prallflächen 18 den Saugstrom 14 in die Teilströme 14′ und 14′′. Diese Teilströme 14′ und 14′′ prallen im Bereich 20, nachdem sie um den Einsatz 16 geführt worden sind, aufeinander und bremsen sich gegenseitig ab. Dies hat den Vorteil, daß der gesamte Vorabscheider 5 einer geringen mechanischen Bean­ spruchung unterliegt und dadurch die gesamte Innenober­ fläche einem geringen Verschleiß unterliegt. Da die Teil­ ströme 14′ und 14′′ sich gegenseitig in einem eng begrenz­ ten Bereich 20 abbremsen, wird zur Verlangsamung der Strö­ mungsgeschwindigkeit des Saugstroms 14 nur ein relativ kleiner Raum benötigt. Dies hat den Vorteil, daß bei glei­ chem Saugstrom der erfindungsgemäße Vorabscheider 5 kleiner dimensioniert werden kann bzw. bei gleich großem Vorab­ scheider 5 ein größerer Saugstrom 14 vorgereinigt werden kann. Ferner wird durch diese Art der Verlangsamung des Saugstroms 14 ein größerer Teil an Sauggut 19 ausgeschie­ den und im Sammelbehälter 9 aufgefangen. Die Filterbela­ stung der nachgeschalteten Filterkammer 13 ist wesentlich geringer als beim Stand der Technik. Außerdem unterliegt die Innenfläche des Gehäuses 21 des Vorabscheiders 5 nur einer geringen mechanischen Belastung, so daß die Stand­ zeit des Vorabscheiders 5 wesentlich erhöht bzw. dessen Stillstandzeiten zur Reparatur bzw. Wartung geringer sind. Außerdem werden die Kosten für Reparatur- und Wartungs­ arbeiten gesenkt, da ein Auswechseln der Prallplatten an den Prallflächen 18 wesentlich kostengünstiger durchzufüh­ ren ist.

Claims (11)

1. Absaugvorrichtung (1) mit einem über eine Saugleitung (4), einem Vorabscheider (5) mit Sammelbehälter (9), und einer Filterkammer (13) mit wenigstens einer Saug­ düse verbundenen Saugaggregat (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabscheider (5) eine den Saugstrom (14) teilende und die Teilströme (14′ und 14′′) aufeinander zu lenkende Einrichtung (15) aufweist.

2. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einströmrichtung des Saugstroms (14) in den Vorabscheider (5) radial verläuft.

3. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabscheider (5) im wesent­ lichen kreisringförmig ausgebildet ist und einen den Saugstrom (14) teilenden Einsatz (16) in koaxialer Anordnung aufweist.

4. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) des Vorabscheiders (5) kegelstumpfförmig ausge­ bildet ist und der sich nach unten verjüngende Ab­ schnitt (6) mit seinem unteren Ende mit dem Sammel­ behälter (9) verbunden ist.

5. Absaugvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf den sich nach unten verjüngenden Abschnitt (6) ein zylinderförmiger Abschnitt (7) auf­ gesetzt ist.

6. Absaugvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylinderförmige Abschnitt (7) einen Ansaugstutzen (3) für den radial einströmenden Saug­ strom (14) aufweist.

7. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) des Vorabscheiders (5) einen von oben nach unten sich verjüngenden, insbesondere kegelstumpfförmigen Ein­ satz (16) aufweist, der den Vorabscheider (5) außen­ randseitig nach oben abschließt und eine im wesent­ lichen zentrale Durchströmöffnung (23) aufweist.

8. Absaugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einsatz (16) wenigstens teilweise in den Strömungsweg des in den Vorabscheider (5) ein­ strömenden Saugstroms (14) hineinragt.

9. Absaugvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (16) eine dem Saug­ strom (14) zugewandte und diesen teilende Kante (17) aufweist.

10. Absaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (16) insbe­ sondere im Bereich der Kante (17) mit auswechselbaren Prallplatten, insbesondere aus einem verschleißfesten Material, versehen ist.

11. Absaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, sich verjün­ gende Ende des Einsatzes (16) einen zylinderförmigen, nach unten ragenden Stutzen (24) aufweist.