Filtersysteme

Hitzebständiger Schutzanzug
Filtern - mal anders. So geht es auch ;-)

Plasma- und Laserschneidanlagen produzieren beim Zuschnitt einen feinen Staub, der hohe Anforderungen an eine geeignete Filteranlage stellt. Untersuchungen einiger Filterhersteller ergaben, dass 99% des erfassten Staubes eine sehr feine Körnung besitzt, die kleiner als 1 µm ist. Die Konsistenz des Filterstaubes ist für gewöhnliche Filter nur schwer handhabbar. Normale Schweissrauchfilter mit einfachem 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 es voller Metallkörnchen ist, die sich mit dem Gewebe verklebt haben und somit nicht abgereinigt werden konnten.

 

Ein geeignetes Filtersystem für Plasma- und Laserschneidanlagen

Staub, der < 1 µm ist, besitzt die Eigenschaft, dass er alveolengängig ist. Will man Plasmastaub oder Laserstäube erfassen, so bedarf es eines geeigneten Filtersystems - man setzt hierzu Systeme ein, die nach dem Prinzip der Oberflächenfilterung arbeiten. Doch auch Gewebefilter eignen sich, wenn ihre Oberfläche und Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend ausgelegt werden. Häufig kommen Patronenfilter zum Einsatz, da diese eine bis zu dreifach größere Oberfläche bei gleicher Baugröße bieten als normale Gewebefilter dies vermögen oder anders ausgedrückt, man kann Patronenfilteranlagen kompakter bauen, was den begrenzten freien Stellflächen in so manchem Betrieb gelegen kommt.

Wir unterscheiden mindestens zwei Arten von Patronenkonzepten bei der Filterung von Stäuben beim thermischen Schneidprozess:
Die einen mit Prekutierung, die anderen Filtersysteme arbeiten ohne Prekutierung.

Bei dem einen Konzept wird mit Hilfe einer Oberflächenfilterung gearbeitet. Dabei wird das Gewebematerial außenwandig beschichtet - man spricht von "prekutierten" Filtern z.B. mit Teflon oder Talkum (Steatit, Magnesiumsilikathydrat, in pulverisierter Form Talkum; nicht zu verwechseln mit Talg).

Talkum ist ein sehr häufig vorkommendes Schichtsilikat mit der chemischen Zusammensetzung Mg3[Si4O10(OH)2].

Ziel der Oberflächenbeschichtung und Funktion des Filtergeräts:

Der Feinstaub kann nicht mehr in das Filtermaterial eindringen. Er bleibt an der Oberfläche haften und baut einen Staubkuchen auf der Oberfläche des Filtermediums auf. Ist die Staubkuchenmenge groß genug angewachsen, so lässt sie sich mit einem Druckluftstoß abreinigen. Diese Abreinigung erfolgt automatisch durch die Filtersteuerung in einem zyklischen Rhythmus. Das abgesprengte Staubmaterial fällt in den Staubsammelbehälter. Je nach Metallart (Edelstahl, Aluminium,...) muss der abgereinigte Staub entsorgt werden. Oberflächenbeschichtete Filter müssen aufgrund der geringen Luftdurchlässigkeit des Filtermaterials mit höheren Differenzdrücken arbeiten, als normale Gewebefilter oder nicht prekutierte Patronen. Dies erfordert eine höhere Leistungsaufnahme der Motoren. Den idealen Arbeitspunkt erhält die Patrone erst nach leichter Staubbeaufschlagung, d.h. die optimale Filterwirkung stellt sich erst dann ein, wenn der Filter an der Oberfläche mit Staub beschichtet ist. Für die Abreinigung des Staubkuchens benötigt der Filter saubere, ölfreie Druckluft. 

Man kann es bereits erahnen - ein Filtersystem kostet einiges in der Anschaffung und verursacht natürlich auch höhere Betriebskosten. Doch aufgrund der auftretenden Emissionen ist eine Filterung bei thermischen Schneidprozessen unabkömmlich.

Ein solches Filtersystem arbeitet zuverlässig, wenn es auf den Schneidprozess, die Schneidanlage und die Tischabmessungen richtig dimensioniert und großzügig ausgelegt wurde UND regelmässig gewartet wird.

Filtersysteme ohne prekutierte Patronen stehen für ein anderes Filterkonzept, bei dem die Patronen in der Regel preiswerter sind und weniger Wartung benötigen. Diese Filtersysteme unterscheiden sich durch ihre lufttechnische Auslegung. Sie arbeiten mit anderen Differenzdrücken und Strömungsgeschwindigkeiten.

Aus Sicht des Umweltschutzes und aus Verantwortung gegenüber den eigenen Mitarbeitern kann die Bedeutung eines funktionierenden Filtersystems nicht groß genug betont werden! 

  • Beim Plasmabrennschneiden mit Mischgasbrenner werden Gase mit 8 bis 11 Bar in den Tisch eingeblasen. Die aufgewirbelte Luftmenge benötigt eine Erfassungsgeschwindigkeit des Absaugluftstromes von min. 1 m/sek.
  • Die Filteranforderungen für Laserschneidanlagen, bei denen ebenso Gase mit hohen Drücken in den Schneidtisch eingeblasen werden, sind ähnlich wie beim Plasmaschneiden, wobei hier mengenmäßig bei gleichen Schneidaufgaben in der gleichen Zeiteinheit in der Regel weniger Staub anfällt.
  • Die Filterung von Stäuben an Autogenanlagen hingegen gestaltet sich meist unkomplizierter, da hier eine andere Staubbeschaffenheit vorliegt, so dass Filter für Autogenanlagen in der Regel einfacher ausgestattet sind.
  • Doch nur mit einem geeigneten Filtersystem ist ein umweltverträglicher Betrieb einer thermischen Schneidanlage überhaupt erst möglich.

Thermische Schneidanlagen dürfen generell nicht ohne eine geeignete Filteranlage betrieben werden.

Brenntisch-Materialauflagen mit Plasmaschlacke überzogen

Geeignete Filtersysteme beim thermischen Schneiden sind Pflicht!

Wie bereits im Vorwort beschrieben besitzt Staub, der < 1 µm ist, die unangenehme Eigenschaft, dass er sich in der menschlichen Lunge absetzt und dort aufgrund seiner geringen Größe nicht mehr vom Lungenreinigungssystem selbständig abgereinigt werden kann. Daher ist eine geeignete und gewartete Filteranlage beim Betrieb einer Schneidanlage Pflicht.

Nun gibt es viele Filter-Verfahren und Filter-Möglichkeiten - wir beschränken uns hier auf die in der Praxis häufig verbreiteten. Grundsätzlich eignen sich für die Erfassung der Stäube beim Plasma- und Autogenschneiden:
Trockenbrenntische und Wasserbrenntische - Schneidtische werden gesondert auf den folgenden Seiten behandelt.

Beide erfassen den Staub, wenn gleich auf andere Art und Weise. Da 99% des erfassten Staubes beim Laserschneiden und Plasmaschneiden < 1Mikrometer ist, bedarf es auch besonderer Filtersysteme.

 

Preisanfrage für ein Filtersystem für Schneidanlagen
Beispiel: Filtersystem für Außenaufstellung

Preisanfrage für ein Filtersystem für Schneidanlagen:

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