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Thermische Spritz-Entstaubungsanlagen – Haubenkonstruktion

Von Paul Richard, OEM-Produktmanager

Die meisten thermischen Spritzvorgänge verwenden ein Entstaubungssystem, um übersprühte Komponenten (schmutzige, staubbeladene Luft) zu bewältigen, aber das System fängt nur Staub auf, der die Filter erreicht. Die richtige Luftstromauslegung, welche das Auffangen und den Transport von in der Luft befindlichen Partikeln sicherstellt, stellt bei thermischen Spritzzellen eine Herausforderung dar. Dieser Artikel beschreibt dieses Problem und bietet einige bewährte Strategien zur Sicherstellung.

Wiedergabe mit freundlicher Genehmigung von Sulzer Metco
Passendes Systemdesign

Lüftungssteme beim Thermischen Spritzen umfassen in der Regel Rohrleitungen, mit welcher staubbeladene Luft zu einer Entstaubungsanlage und einem Lüfter transportiert wird. Ein wichtiger Teil der Lüftungskonstruktion ist die Strategie, den Staub direkt in der thermischen Spritzzelle oder der Kabine selbst aufzufangen. Eine einfache Erhöhung der Luftströmung durch die Zelle kann das Auffangen von Staub nicht wesentlich erhöhen, und dieser Ansatz verschwendet meistens Energie.  Mit einer Analyse des Zellenlayouts, der Position der Frischluftquelle und der thermischen Spritzzielposition ist es möglich, das Auffangen und Ausstoßen von übersprühtem Staub deutlich zu verbessern.

Betrachten Sie als Erstes die Frischluft, die in die geschlossene thermische Spritzzelle (Kabine) eintritt. Letztendlich muss die gesamte staubbeladene (schmutzige) Luft, die die Entstaubungsanlage aus der Kabine entfernt, durch in die Kabine zurückgeführte Luft ersetzt werden. Frischluft wird entweder durch Öffnungen in der Kabine selbst oder durch eine dafür vorgesehene Frischlufteinheit, normalerweise von außerhalb des Gebäudes, angesaugt, die dann durch Rohrleitungen direkt zur Kabine befördert wird.  Die Konstruktion des Frischluftsystems kann für die Konstruktion des Staubfiltersystems von großer Bedeutung sein, da es dazu führen kann, dass die Kabine unter negativem (Vakuum-)Druck oder positivem Druck steht.  Ein leichtes Vakuum in der Kabine kann helfen, unerwartete positive Druckbedingungen zu vermeiden, während die Entstaubungsanlage eine Impulsreinigung durchführt.  Während der Impulsreinigung können kurze Rückluftstöße zu leichten Druckanstiegen in der Kabine führen. Dieser Druckanstieg kann möglicherweise eine Zugangstür aufspringen lassen und versehentlich die Sicherheitsendschalter an der Tür aktivieren, was einen unbeabsichtigten Nothalt des Spritzprozesses verursacht. Kabinenhersteller sollten über die Menge an Vakuum konsultiert werden, die auf ihre thermische Spritzzelle angewendet werden kann.

Eine Strategie zum Steuern des Luftstroms durch die Kabine besteht darin, Frischluftleitungen gegenüber den Luftabsaugpunkten auf der Kabine zu platzieren, wodurch ein Querlüftungsströmungsmuster erzeugt wird. Da Frischluftleitungen jedoch oft Schalldämpfungsvorrichtungen (Schalldämpfer) enthalten, ist es im Allgemeinen sinnvoll, die Frischluftleitungen oben auf der Kabine anzubringen. Jede Leitungsstrategie, die die Möglichkeit des Erzeugens eines Querlüftungsluftströmungsmusters in der Kabine erhöhen kann, wird hilfreich sein, um eine potenzielle Staubansammlung innerhalb der Kabine zu verringern. 

Das Eleminieren der Abluft aus der Kabine kann durch ein paar Luftströmungsmuster erfolgen: entweder abwärts oder horizontal. Obwohl Abwärtsluftströmungsmuster bei Entstaubungsanlagen-Konstruktionen gut funktionieren, können sie Herausforderungen in einer Kabinenkonstruktion darstellen. In einer Kabine mit einem abwärts gerichteten Strömungsmuster wird der Boden der Kabine mit einem Schutzgitter über einem Sammelraum oder einer Kammer versehen.  Schmutzige Luft wird in die Luftkammer und durch die Rohrleitungen zur Entstaubungsanlage gezogen. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass sie die Schwerkraft nutzt, um Staub in Richtung der Entstaubungsanlage zu ziehen, und stellt sicher, dass praktisch der gesamte Spritznebel aufgenommen wird. Die Herausforderung besteht darin, Staub mit Luft in dieser Kammer unter dem Boden in Bewegung zu halten. Bei richtiger Konstruktion kann Staub erfolgreich durch die Kammer gesaugt werden. Wenn die Kammerkonstruktion nicht gut umgesetzt wurde, lagert sich Staub in der Kammer ab und ist schwer zu reinigen.  In einer Abwärtsströmungskabine wird die Luftgeschwindigkeit im Kammerbereich oft viel höher gehalten als die Abwärtsgeschwindigkeit in der Kabine – oft schneller als 2.500 Fuß pro Minute, um sicherzustellen, dass sich kein Staub in der Kammer absetzt.  Diese Anforderung macht effektive Kammerkonstruktionen schwierig.

Abwärtsströmungskabinen müssen ebenfalls groß genug sein, um Raum für die Kammer unter dem Boden zu ermöglichen. Es ist in manchen Fällen möglich, eine Grube unter der Kabine zu nutzen. Kabinen und die dazugehörigen Kammern werden jedoch im Allgemeinen in Etagen über der Werkstatt montiert. 

Das andere Verfahren, um verschmutzte Luft aus einer Kabine herauszuziehen, ist das horizontale Luftströmungsmuster. Diese Konstruktionsmethode erfordert es, dass die Kammer nahe an dem Ort angeordnet wird, an dem das Spritzen erfolgen wird. Diese Methode bietet den Vorteil, kleinere, aufgabenorientierte Kammerhaubenkonstruktionen zu ermöglichen. Die kleineren Hauben erzeugen gezielte Luftströmungsmuster genau dort, wo die Luft am meisten benötigt wird – hinter dem Spritzgut. Das Ziel dieser Konstruktion besteht darin, die inhärente Geschwindigkeit der gespritzten Materialien und das Luftströmungsmuster der Frischluft, die in die Kammer eintritt, zu verwenden, um so viel Overspray wie möglich aufzufangen. Dieser Ansatz erfordert im Vergleich zu einer Abwärtsströmungskabine in der Regel weniger Gesamtluftvolumen, um den Overspray zu entfernen. Natürlich müssen bei diesem Ansatz mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Einrichtungen, in denen ein Spritzen von Turbinenkomponenten erfolgt, haben diese Methode jedoch seit Jahren erfolgreich eingesetzt. 

In einigen Fällen erfordern ungewöhnlich geformte Ziele vollständig kundenspezifische Lösungen. Zum Beispiel kann das thermische Spritzen von zylindrischen Formen auf Drehmaschinen besonders problematisch sein. Eine Konstruktion mit Abwärtsströmung kann eine gute Strategie für die Stauberfassung sein, aber wenn eine solche Kabine nicht möglich ist, können auch kurze, geschlitzte Hauben funktionieren. Bei der geschlitzten Haube wird die Fähigkeit des Schlitzes genutzt, die Luftabsaugung über einen großen Bereich zu verteilen, wodurch der Einfluss der Luftabsaugung über die gesamte Länge einer Drehmaschine erhöht wird. Diese komplexeren Absaughauben sollten auf den Best-Practice-Entwürfen im vom American Council of Governmental Industrial Hygienists herausgegebenen Handbuch zur industriellen Lüftung (Industrial Ventilation Manual, A Manual of Recommended Practice for Design) beruhen.

Wenn es nicht möglich ist, den Spritzvorgang vollständig in einer Kabine einzuschließen, können kleinere Hauben manchmal als lokale Absaugung an den Stellen verwendet werden, an denen das Spritzen erfolgt.  Natürlich muss das thermische Spritzen im Freien ordnungsgemäß überprüft werden, um die Einhaltung der Umwelt- und Gesundheitsvorschriften zu gewährleisten. 

Eine weitere Herausforderung bei der Staubkontrolle mit thermischen Spritzkabinen ist die Verwendung von Brückenkräne, um Spritzziele in die Kabinen hinein und heraus zu bewegen. Oft werden spezielle Kabinenkonstruktionen mit Öffnungen an der Oberseite verwendet, wobei dies die Steuerung der Frischluftleitungen stören kann. Obwohl diese Überlegungen eine perfekte Konstruktion beeinträchtigen können, können sie oft in vernünftigem Maße gehandhabt werden. 

Sogar die am aufwendigsten gestalteten thermischen Spritzkabinen erfassen möglicherweise nicht den gesamten überspritzten Staub, daher sollte die Reinigung immer als Teil eines Staubkontrollplans betrachtet werden. In einigen Fällen können dieselben Steuerungen, die die thermische Spritzpistole steuern und positionieren, dazu verwendet werden, die Aspiration an Stellen in der Kabine mit toten Winkeln oder niedrigen Luftströmungen zu aktivieren.  Dies kann helfen, verbleibenden Staub zu entfernen, während die Entstaubungsanlage läuft. 

Wie bei vielen industriellen Lüftungsbetrieben können örtliche, Landes- oder staatliche Vorschriften die Konstruktion eines Staublüftungssystems beeinflussen. Erkundigen Sie sich daher bei Ihren Zulassungsbehörden, bevor Sie den Bau fertig stellen. Sie können auch von der Unterstützung eines Fachmanns profitieren, der mit den Konstruktionspraktiken der Staubkontrolle vertraut ist.

Wir können Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

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