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Filtersysteme

Bild 1: Filtern - mal anders. So geht es auch ;-)
Das Bild zeigt einen Ganzkörperschutzanzug
Bild 2: Filtersystem
Auf diesem Foto ist ein Filtersystem zu sehen
Bild 3: Filter in Aussenaufstellung
Auf dieser Abbildung sind Filter in Aussenaufstellung zu sehen

Beim Schneiden mit Plasma- oder Laserschneidanlagen fällt feiner Staub an, der hohe Anforderungen an eine geeignete Filteranlage stellt. Untersuchungen der Filterhersteller (Herding und andere) ergaben, dass 99% des erfassten Staubes eine sehr feine Körnung besitzt, die kleiner als 1 µm ist.

Die Konsistenz des Filterstaubes ist für gewöhnliche Filtermaterialien nur schwer handhabbar. Normale Schweissrauchfilter mit gewöhnlichem Gewebefiltermaterial sind bereits nach wenigen Minuten irreparabel zugesetzt - eine Abreinigung des Filters ist somit nicht mehr möglich.  

Schneiden wir das Filtermaterial auf, so stellen wir fest, dass er voller Metallkörnchen ist, die sich mit dem Gewebe verklebt/verbunden haben und somit nicht abgereinigt werden können.

Will man Plasma- oder Laser-Stäube erfassen, so bedarf es eines anderen Filtersystems - man spricht von einer Oberflächenfilterung. Bei dieser wird das Gewebematerial beschichtet, z.B. mit Teflon oder Talkum (Steatit, Magnesiumsilikathydrat, in pulverisierter Form Talkum; nicht zu verwechseln mit Talg) ist ein sehr häufig vorkommendes Schichtsilikat mit der chemischen Zusammensetzung Mg3[Si4O10(OH)2], so dass der Feinstaub nicht mehr in das Filtermaterial eindringen kann. Es baut sich ein Staubkuchen auf der Oberfläche des Filtermediums auf. Ist die Staubkuchenmenge stark genug angewachsen, so lässt sie sich mit einem Druckluftstoss abreinigen - dies erfolgt automatisch, im zyklischen Rhythmus von der Filtersterung. Das abgesprengte Material fällt in den Staubsammelbehälter und kann entsorgt werden.

Derartige Filter müssen aufgrund der Beschichtung mit hohen Differenzdrücken arbeiten. Dies erfordert eine starke Leistungsaufnahme der Motoren. Man kann es bereits erahnen - ein derartiges Filtersystem kostet mehr in der Anschaffung und erzeugt höhere Betriebskosten. 

Doch nur so ist ein sicherer Betrieb möglich. Ein solches Filtersystem arbeitet zuverlässig, wenn es auf das Plasma- und Tischsystem der Schneidanlage richtig zugeschnitten und großzügig ausgelegt wurde. 

Beim Plasmabrennschneiden werden Gase mit 8 bis 11 Bar in den Tisch eingeblassen. Die aufgewirbelte Luftmenge benötigt eine Erfassungsgeschwindigkeit des Absaugluftstromes von mehr als 1m/sek.

Staub, der < 1 µm ist besitzt leider auch die unangenehme Eigenschaft, dass er sich in der menschlichen Lunge absetzt und dort aufgrund seiner Feinheit nicht mehr vom Lungenreinigungssystem, den Flimmerhaaren etc. abgereinigt werden kann. Daher ist eine geeignete und gewartete Filteranlage beim Betrieb einer Schneidanlage Pflicht.

Geeignete Filtersysteme sind Pflicht!

Brenntisch-Materialauflagen mit Plasmaschlacke überzogen
Dieses Bild zeigt mit Plasmaschlacke überzogene Brenntisch-Materialauflagen

Staub, der < 1 µm ist besitzt leider auch die unangenehme Eigenschaft, dass er sich in der menschlichen Lunge absetzt und dort aufgrund seiner Feinheit nicht mehr vom Lungenreinigungssystem, den Flimmerhaaren etc. abgereinigt werden kann. Daher ist eine geeignete und gewartete Filteranlage beim Betrieb einer Schneidanlage Pflicht.

Nun gibt es viele Verfahren und viele Möglichkeiten: Wir beschreiben hier die meist verbreitetsten:
Grundsätzlich: Trocken und Wasser-Systeme. Wasserbrenntische werden gesondert auf den folgenden Seiten behandelt.

Filterprinzip: Oberflächenfilterung

Bild 1: Patronenfilter mit Druckluft-Abreinigung
Auf diesem Bild ist ein Patronenfilter mit Druckluft-Abreinigung zu sehen
Bild 2: Kemper-Filteranlage
Dieses Foto zeigt eine Kemper-Filteranlage

Da 99% des erfassten Staubes beim Laserschneiden und Plasmaschneiden < 1Mikrometer ist, bedarf es auch besonderer Filtersysteme. 

Filtersysteme für Plasma und Laser arbeiten nach dem Oberflächenprinzip, das Schmutzgas dringt nicht in das Gewebe ein, sondern bleibt an der Oberfläche hängen, bis sich ein genügend großer Staubkuchen gebildet hat, der dann durch den Druckluftstoß der Abreinigung abgestossen wird und in den Staubsammelbehälter fällt. Je nach Metallart (Edelstahl, Aluminium,...) muss der abgereinigte Staub entsorgt werden.

Filterpatronen, die nach dem Oberflächenprinzip arbeiten, sind precutiert, d.h. ihre Oberfläche ist beschichtet. Den idealen Arbeitspunkt erhält die Patrone erst nach leichter Staubbeaufschlagung. Für die Abreinigung benötigt der Filter saubere, ölfreie Druckluft. Für Plasma und Laser sind normale Schweißrauchsysteme, die nach dem Prinzip der Tiefenfiltrierung arbeiten, ungeeignet! 
Die Filterung von Autogenanlagen hingegen gestaltet sich unkomplizierter und daher auch preiswerter.

ACHTUNG:

Achten Sie beim Kauf eines Filters auf die Folgekosten, je nach Größe der Anlage sind 10.000Euro und mehr alle 2 bis 3 Jahre für neue Filterpatronen fällig. Wer hier aufpaßt, kann seine Betriebskosten erheblich reduzieren, wenn VOR Kauf einer Anlage auch dieser Punkt umfassend ausgehandelt wird. 

Absaugarten

Bild 1: Brenntische mit Kammerabsaugung
Auf diesem Bild sind Brenntische mit Kammerabsaugung zu sehen
Bild 2: geöffnete Kammerabsaugung
Dieses Foto zeigt eine geöffnete Kammerabsaugung

Trockenbrenntisch:

Brenntische die trocken absaugen, besitzen entweder eine mitfahrende Stauberfassung oder eine Kammerabsaugung. 

Mitfahrendes Absaug-System:

Dies besitzt eine geringe Aufnahmekapazität für Schrott, eignet sich daher besonders bei kleinen Schmutzmengen, z.B. im Dünnblechbereich. Auch ist die Größe begrenzt, wenn die Schmutzwanne passiv von der Brücke mitgetragen wird. In diesem Fall kann das zunehmende Gewicht des Schmutzes im Behälter auch die Schnittqualität negativ beeinflussen. 
Manche Systeme arbeiten mit externen Antrieben, d.h. die Schmutzwanne wird von einem eigenen Antrieb bewegt. Wobei hier erhöhter Wartungsaufwand für den Kettenantrieb und Sicherheitstechnik erforderlich ist.

Vorteil der mitfahrenden Systeme:
Sie benötigen nur eine geringe Luftleistung, so dass die Filterkosten auch entsprechend geringer sind. Ebensfalls nicht zu verachten ist die einfache Reinigung eines ausgereiften Systems.

Einkaufstipps:
Auf Schlauchführung sowie auf einfache Reinigung achten.
Was passiert, wenn die Wanne voll ist? Viele Absaugungen funktionieren dann nicht mehr, je nachdem welches Material geschnitten wird, kann dies bereits nach wenigen Betriebsstunden der Fall sein.

Kammerabsaugung:

Bei der Kammerabsaugung wird der gesamte Brenntisch in gleichgroße Segmente unterteilt. Je nach Größe des Tisches werden im oder am Tisch ein, zwei oder drei Absaugkanäle in Längsrichtung installiert, durch die die Abluft geführt wird.
In jeder Kammer wird eine meist pneumatisch betätigte Klappe installiert. Sobald sich die Portalachse über einer Kammer befindet, öffnet durch Endschalter oder von der CNC angesteuert die entsprechende Klappe und beginnt mit der Erfassung des Staubs, der in der Kammer anfällt oder angefallen ist.
Bewegt sich der Brennkopf aus dem Bereich dieser Kammer, öffnet automatisch die nächste, bzw. es findet ein gleitender Übergang statt, so dass teilweise auch zwei benachbarte Klappen gleichzeitig geöffnet werden, damit die Luft genügend Zeit hat, ihren erforderlichen Luftstrom von min. 1m/sek. aufzubauen - andernfalls ist eine effektive Absaugung gefährdet.
Im jedem Segment befindet sich ein herausnehmbarer Behälter, der den Schrott und auch die herabfallenden Kleinteile erfaßt.
Über den Behältern liegt das Brennrost mit den wechselbaren Schneidlamellen, die ein Verschleißteil darstellen und regelmässig gewechselt werden müssen.
Die Art der Klappen unterscheidet sich modellabhängig. So gibt es runde Klappen, die von aussen nur wenige Zentimeter geöffnet werden oder eckige Klappen, die intern liegen und über ein pneumatisch betätiges Gestänge zur Seite geschoben werden können.
Bei allen Klappensystemen stellt sich das Risiko von einfallendem Staub und Materialresten oder Teilen, die ein einwandfreies Schliessen/Öffnen der Klappen behindern können. Besonders kritisch wird es, wenn die Behälter nicht regelmäßig geleert werden, weil dann das errechnete Volumen sich verkürzt, der Luftstrom nicht mehr ausreicht und zuviel Staub aus den Kammern zurück geschleudert wird - langsam und schleichend kann sich in solch einem Fall falscher oder ungenügender Wartung die Halle verdrecken und der Umwelt schaden.

Bei sachgerechter Wartung und genügend dimensionierter Auslegung und Auswahl der Absaug- und Filerkomponenten erreichen Trockenabsaugungen respektable Absaugleistungen und Lebensdauern.

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