Absaugen

Beim Absaugen wird durch eine Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt, mit dem lose anhaftende Schmutzpartikel eingesogen und in einen Filter transportiert werden. Das Absaugen ist insbesondere zur Entfernung trockener Verschmutzungen, wie Staubpartikel, Schleifstaub oder Späne, geeignet. Liegen auch flüssige oder pastöse Verunreinigungen vor, sind die Haftkräfte meist zu groß. Auch sehr kleine Partikel (im Mikrometerbereich) können in der Regel nicht abgesaugt werden, da der maximal erreichbare Unterdruck von 1 bar nicht ausreicht, einen genügend scharfen Luftstrom zu erzeugen. In diesen Fällen ist ein Abblasen oder eine Vibrationsreinigung erfolgversprechender.

Industriesauger: Kränzle

Physikalischer Hintergrund

Beim Absaugen wird eine Saugdüse über die zu reinigende Bauteiloberfläche gebracht. Eine an die Saugdüse angeschlossene Pumpe erzeugt einen Unterdruck, welcher eine von der Bauteiloberfläche weg gerichtete Luftströmung bewirkt. Diese Luftströmung übt auf jeden an der Oberfläche anhaftenden Partikel eine aerodynamische Kraft aus. Diese Kraft ist proportional zu der Anströmgeschwindigkeit und der Querschnittsfläche des Partikels in Anströmrichtung. Wenn die aerodynamische Widerstandskraft des Partikels die Adhäsionskraft zwischen Partikel und Oberfläche überschreitet, wird der Partikel von der Oberfläche abgelöst und vom Luftstrom mitgerissen. Die Adhäsionskraft, bestimmt durch Van-der-Waals-Kräfte, Massenanziehung, Mikroverklammerung, elektrische, magnetische und kapillare Kräfte, ist vom Partikeldurchmesser abhängig. Sie nimmt mit dem Partikeldurchmesser jedoch in der Regel weniger schnell ab, als die aerodynamische Widerstandskraft. Sehr kleine Partikel (im Mikrometer-Bereich) können daher nicht abgesaugt werden. Größere Partikel, wie z. B. Staub oder Späne, besitzen hingegen im Verhältnis zu ihrem Strömungswiderstand relativ geringe Adhäsion, so dass sie meist leicht abgesaugt werden können. Liegt neben Partikelschmutz auch eine Verschmutzung durch flüssige oder pastöse Stoffe, wie Öle und Fette, vor, sorgen Oberflächenspannung und Kapillarwirkung für eine deutlich festere Haftung der Partikel auf der Oberfläche. Ein Absaugen ist dann wenig erfolgversprechend. Flüssige Verunreinigungen können nur bis zu einem gewissen Maß abgesaugt werden. Es verbleibt in jedem Fall ein nicht entfernbarer Oberflächenbelag zurück.








Bild: Anlagenschema (kaweha)

Haupteinsatzgebiete

Das Absaugen wird zumeist zur Entfernung trockener, lose anhaftender Verschmutzungen, wie Staubpartikel oder Späne, eingesetzt. Liegen auch flüssige oder pastöse Verunreinigungen vor, sind die Haftkräfte zumeist zu groß, um die Partikel von der Oberfläche saugen zu können. Auch sehr kleine Partikel (im Mikrometerbereich) können in der Regel nicht abgesaugt werden, da der maximal erreichbare Unterdruck von 1 bar nicht ausreicht, einen genügend scharfen Luftstrom zu erzeugen. In diesen Fällen ist ein Abblasen erfolgversprechender.


Das Absaugen ist in Betriebsbereichen, in denen es zu einer starken Staubentwicklung kommen kann, von besonderer Bedeutung, da Stäube von Stoffen wie Mehl, Zucker, Stärke, Getreide oder auch Aluminium mit der Umgebungsluft explosionsfähige Gemische bilden können. Die in diesen Anwendungsfällen eingesetzten Absauganlagen sind in explosionsgeschützter Bauweise auszuführen.


Im Werkstattbereich werden oftmals handgeführte Industriestaubsauger zur Reinigung von Böden, Maschinen, Betriebsmittel oder Werkstücken von Staub, Spänen und Werkstattschmutz eingesetzt.











Absauganlagen (kaweha)

Umwelt- und Arbeitsschutz

Beim Absaugen werden zumeist trockene Partikelverschmutzungen, wie Stäube oder Späne, in Sonderfällen auch Flüssigkeiten, durch den von einer Pumpe angesaugten Luftstrom mitgerissen. Die Verunreinigungen werden in der Regel bereits vor der Pumpe in einem Filter abgeschieden. Die verwendeten Filter sind nur begrenzt regenerierbar, so dass die aktiven Filterelemente von Zeit zu Zeit ausgetauscht und entsorgt werden müssen. Die Entsorgungsproblematik hängt dabei vornehmlich von der Art der ausgefilterten Verschmutzungen ab.

Luftfilter (SMS-Saugtechnik )


Werden große Mengen reaktiver Stäube abgesaugt, sind in den Absauganlagen konstruktive Vorkehrungen gegen mögliche Staubexplosionen zu treffen. Hierzu gehören:

• komplette Erdung der Anlage
• Einbau von Funkenlöschanlagen
• Druckfeste Ausführung der Anlage
• Druckentlastete Ausführung z. B. durch Explosionspaneelen
• Explosionstechnische Entkopplung durch selbsttätige Schnellschlussschieber
  

Je nach Anwendungsfall kann bereits eine der genannten Maßnahmen ausreichen, oder es müssen mehrere kombiniert werden.

Ex-Schutzanlage (SMS-Saugtechnik)

Anlagen und Kosten

Kernstück jeder Absauganlage ist eine Vakuumpumpe bzw. ein Gebläse, mit dem der für die Saugwirkung erforderliche Unterdruck erzeugt werden kann. An diese Pumpe ist ein Filter zum Ausfiltern der eingesaugten Verschmutzungen sowie eine entsprechende Verrohrung mit Saugdüsen angeschlossen, welche, zumeist von Hand, über die zu reinigende Oberfläche geführt werden.

Typische Bauformen der verwendeten Vakuumpumpen sind: Seitenkanalverdichter, dreiflügelige Drehkolbengebläse, Drehkolbengebläse mit Voreinlasskühlung und ölfrei arbeitende Schraubenverdichter. Die nachfolgende Tabelle stellt den erzeugbaren Unterdruck in Abhängigkeit von dem Pumpentyp dar:

Pumpenart	max. Unterdruck
Seitenkanalverdichter	300 mbar
dreiflügeliges Drehkolbengebläse	550 mbar
Drehkolbengebläse mit Voreinlasskühlung	800 mbar
ölfreie Schraubenverdichter	900 mbar

Die Leistungsaufnahme liegt bei den Seitenkanalverdichtern meist bei einigen wenigen Kilowatt und kann bei Kolbenverdichtern bis zu 250 kW betragen. Im industriellen Bereich werden sowohl fest installierte, als auch transportable Absauganlagen (Industrie-Staubsauger) eingesetzt.

Referenzen

Online-Artikel des US-Amerikanischen "Parts Cleaning Web"
http://www.partscleaningweb.com

Online-Artikel der Zeitschrift "JOT - Journal für Oberflächentechnik"
www.jot-oberflaeche.de