Absaugung von Staub und Rauch beim Laser- und Plasmaschneiden

Erstellt Dienstag, 27. August 2024

Laserschneiden, Plasmaschneiden und Brennschneiden sind verschiedene Bearbeitungsverfahren, die in der Metallindustrie eingesetzt werden. Bei diesen Verfahren wird Energie in unterschiedlicher Form eingesetzt, um nahezu jede Form von Eisen- und Nichteisenwerkstoffen aus Blechen oder großen Platten zu schneiden. Während des Prozesses erhitzen sich die Materialien, schmelzen und verursachen schädliche Emissionen. Wenn diese Emissionen nicht angemessen kontrolliert werden, stellen die in der Luft schwebenden Stäube und Dämpfe ein Gesundheitsrisiko für das Bedienpersonal dar und können Schäden an den Maschinen verursachen.

Prozesse und Materialien

Laserschneiden: Mithilfe eines leistungsstarken Laserstrahls werden verschiedene Metalle unterschiedlicher Dicke und Form, wie z. B. Bleche oder Rohre, thermisch geschnitten, sodass ein präziser Schnitt mit einer qualitativ hochwertigen Schnittkante entsteht. In den letzten Jahren hat sich die Laserschneidtechnologie weiterentwickelt und ermöglicht heute das Schneiden von dickeren Metallen wie Baustahl und nicht nur von unlegierten Stahl und Edelstahl, sondern auch von Nichteisenmetallen wie Kupfer, Messing, Aluminium und organischen Materialien.
Plasmaschneiden: Verwendet elektrisch erzeugtes Plasma und wird hauptsächlich zum Schneiden dickerer Metalle in verschiedenen Formen verwendet, einschließlich Baustahl oder Edelstahl, Aluminium und Kupfer.
Autogenes Brennschneiden: Verwendet Gase wie Acetylen oder Propan als Energiequelle und wird in der Regel zum Schneiden sehr dicker Eisenmetalle verwendet.

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The advantages of dry filtration for plasma cutting appliccations

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Gesundheitsrisiken für das Personal

Mit Stäuben und Dämpfen, die bei thermischen Schneidverfahren entstehen, sind eine Reihe von Gesundheitsrisiken verbunden. Die Art und Schwere der Gefährdung hängt von der Art des Materials und des Schneidverfahrens ab.

Um zu verstehen, warum eine hohe Filtrationseffizienz so wichtig ist, ist es notwendig, einige der Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Emissionen beim thermischen Schneiden zu betrachten. Unabhängig davon, ob mit Baustahl, rostfreiem Stahl, Aluminium, verzinktem Stahl oder anderen Materialien gearbeitet wird, ist die chemische Zusammensetzung ein guter Ausgangspunkt für die Ermittlung von Gesundheitsrisiken. Die meisten örtlichen Gesundheits- und Sicherheitsbehörden haben für Hunderte von Stäuben zulässige Expositionsgrenzwerte (PEL) festgelegt, die auf dem zeit-gewichteten 8-Stunden-Mittelwert (TWA) basieren.

Sechswertiges Chrom oder Hexchrom ist eine krebserregende Substanz, die beim Schneiden von rostfreiem Stahl und anderen chromhaltigen Metallen entsteht. Eine übermäßige Exposition gegenüber Hex-Chrom kann kurzfristig zu Symptomen der oberen Atemwege, Augen- oder Hautreizungen führen. Langfristig ist Lungenkrebs das größte Gesundheitsrisiko im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber Hex-Chrom. Ein allgemeiner PEL-Wert für Hex-Chrom ist mit 5,0 μg/m³ sehr streng. Beim Schneiden von rostfreiem Stahl ist eine HEPA-Filterung erforderlich, um unter diesem Grenzwert zu bleiben.
Zinkoxid ist ein Schadstoff, der bei der Warmbearbeitung von verzinktem Stahl entsteht. Die Exposition kann zu einem Zustand führen, der als "Metalldampffieber" bekannt ist, eine vorübergehende Erkrankung, bei der nach einer Arbeitspause, z. B. nach einem Wochenende oder während des Urlaubs, schwere grippeähnliche Symptome auftreten. Wegen der verzögerten Reaktion wird es oft mit einer normalen Grippe verwechselt, und viele Fälle bleiben unerkannt.

Mangan, das in einigen Stahllegierungen enthalten ist, kann bei Arbeitnehmer:innen zu Müdigkeit, Apathie, Schwäche und Kopfschmerzen führen. Chronische übermäßige Exposition gegenüber manganhaltigen Dämpfen führt zu einem Zustand, der als "Manganismus" bekannt ist und durch neurologische und verhaltensbezogene Gesundheitsprobleme gekennzeichnet ist. Manganhaltige Abgase unterliegen heute in den meisten Ländern besonderen Vorschriften der nationalen Gesundheits- und Sicherheitsbehörden.
NOx entsteht bei allen Hochtemperaturprozessen durch die Oxidation von Luftstickstoff. Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass eine NOx-Exposition der Atemwege bereits bestehende Asthmasymptome auslösen und verschlimmern und über längere Zeiträume sogar zur Entwicklung von Asthma führen kann.

Brand- und Explosionsgefahr

Die Vermeidung von Bränden ist bei Lasern aufgrund der Beschaffenheit des Rohmaterials und der Verwendung von potenziell entflammbarem Öl zum Korrosionsschutz des Materials ein wichtiges Thema. Außerdem können nicht oxidierte Metalle und ihre Dämpfe brennbar und explosiv sein. Vorbeugende Maßnahmen für eine Absauganlage sollten mindestens eine Brandmeldeanlage mit einer Verriegelungseinrichtung, die den Ventilator abschaltet, eine Sprinkleranlage zum Löschen eines Brandes, einen Funkenschutz an den Leitungen zum Abscheider und flammhemmende Filtermedien umfassen.
Explosive Stäube: Bei vielen Metallen, die geschnitten werden, kann es in bestimmten Situationen zu einer Gefährdung durch brennbare Stäube kommen. Die einzige Möglichkeit, dies mit Sicherheit festzustellen, besteht darin, den Staub auf seine Explosionsfähigkeit zu untersuchen und eine Staubgefährdungsanalyse durchzuführen. Wenn sich herausstellt, dass Ihr Staub explosionsfähig ist, gibt es sehr spezifische und einschränkende Anforderungen an Ihr Staub- und Rauchabscheidungssystem. Die Art der Absauganlage, der Explosionsschutz und die Kanalisolierung, die für jede Anwendung erforderlich sind, hängen von den Staubparametern und den Installationsbedingungen ab.

Lösungen für die Absaugung von Staub und Rauch beim Laser- und Plasmaschneiden

Gold Series X-Flo

Modulares Absaugsystem für Laser- und Plasmaanwendungen mit größeren Luftmengen.

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Quantum Series

Kompakter Trockenabscheider für Laseranwendungen mit kleinen bis mittleren Luftmengen.

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Energierückgewinnung und Kosteneinsparungen

Absauganlagen verbrauchen während ihres gesamten Betriebs Energie. Den größten Anteil an der elektrischen Last hat der Ventilatormotor, der die Luft durch das System bewegt. Auch die Erwärmung oder Kühlung der Frischluft, die die abgesaugte Prozessluft ersetzt, verbraucht viel Energie.

Die gute Nachricht ist, dass es Möglichkeiten gibt, diese Kosten zu senken, indem weniger Strom, weniger Druckluft und weniger Filterpatronen verwendet werden.

Ventilatormotor

Der Ventilatormotor ist die Komponente des Absaugsystems, die den meisten Strom verbraucht. Dieser Verbrauch ist direkt proportional zur Luftmenge, die der Motor durch das System bewegt. Absauganlagen sind variable Systeme. Ihr Widerstand gegen den Luftstrom (Druckabfall) ändert sich mit der Zeit in Abhängigkeit von der Staubbelastung der Filterpatronen. Der Wirkungsgrad des Ventilators ist daher ein wichtiger Faktor, und durch die Auswahl eines hocheffizienten Ventilators und die Verwendung eines drehzahlgeregelten Antriebs kann der Energieverbrauch gesenkt werden.

Druckluft

Die Erzeugung von Druckluft ist extrem teuer, sodass die Impulsabreinigung schon immer zu den höchsten Betriebskosten bei der Entstaubung zählte. Moderne Absauganlagen können den Druckluftverbrauch im Vergleich zu weniger fortschrittlichen Systemen um bis zu 50 % senken. Sie verbrauchen weniger Druckluft, weil sie viel seltener pulsierend abreinigen. Bei richtiger Auslegung entfernt das Abreinigungssystem das angesammelte Material von den Filterpatronen, verringert den Druckabfall über den Filterpatronen, senkt den Energieverbrauch des Ventilators und damit die damit verbundenen Energiekosten.

Heizenergie

Die für die Erwärmung oder Kühlung der Abluft benötigte Energie kann einen erheblichen Anteil am Gesamtenergieverbrauch ausmachen, der oft übersehen wird. Um diesen zu reduzieren, gibt es zwei Möglichkeiten: Umluft oder Wärmerückgewinnung. In beiden Fällen muss die Luft sehr sauber sein. Bei der Umluft ist es wichtig, dass Schadstoffe aus der Luft entfernt werden, bevor sie an den Arbeitsplatz zurückgeführt wird. Dies wird durch eine zweite Filterstufe mit HEPA-Filtern erreicht.