Zyklonabscheider


In der Werkstatt bringt ein Zyklonabscheider viele Vorteile, da beim Sägen, Hobeln und Fräsen viel Staub anfällt und dadurch der verwendete Staubsaugerbeutel sehr schnell voll oder einfach nur durch den feinen Arbeitssaub komplett zugesetzt ist. Die Saugleistung des Staubsaugers wird dadurch schnell schlecht und und muss wieder den Beutel tauschen. Um den Unmengen an Staub und Grobabfall Herr zu werden und nicht andauernd neue Beutel kaufen zu müssen, habe ich mich entschieden nach einem Staubsauger auf dem Prinzip eines Zyklonabscheiders Ausschau zu halten. Dieses Filterprinzip hätte auch den Vorteil der Saugleistungsverlust durch den feinen Staub nicht mehr entstehen würde, da bei diesem Prinzip nicht durch eine Membran (Filterbeutel) sondern durch die Fliehkraft in Zusammenhang mit der Reibung eine Filterwirkung realisiert wird und somit nichts mehr verstopfen kann.

Nach einigem Suchen wurde mir bewusst, dass es nur wenige gute Zyklonstaubsauger am Markt gibt und dass diese eine relativ viel kosten. Jedoch bin ich bei meinen Recherchen auch auf verschiedene Ansätze für einen Eigenbau gestoßen. Demnach war der Bau nicht wirklich schwer und sollte sich aus einfachen Mitteln realisieren lassen. Und schon hatte ich ein neues Projekt.

Funktionsprinzip

In einem Zyklon-, bzw. auch Fliehkraftabscheider werden die festen Bestandteile, Staub und sonstige Materialreste, von der Luft mit Hilfe der Fliehkraft getrennt und in einem Behältniss gesammelt. Der Zyklonabscheider besteht aus einem senkrechten, geschlossenen Trichter, mit einem seitlich angebrachtem Zuluftrohr und einem mittigem Abluftrohr.

An dem zentralen Abluftrohr wird ein Unterdruck mit Hilfe eines Gebläses oder herkömmlichen Staubsaugers erzeugt. Durch dem im Trichter erzeugten Unterdruck wird nun über das seitlich angebrachte Zuluftrohr die verunreinigte Luft angesaugt. Bedingt durch die Form bildet sich im Inneren des Trichters ein spiralförmiger Zyklon. Auf die einzelnen Staubpartikel wirken nun Fliehkräfte wodurch diese an die Außenwand des Trichters gepresst werden. Durch die entstehende Reibung verringert sich Rotationsgeschindigkeit der Partikel im Vergleicht zur Luft, wodurch die Partikel mit Hilfe der Schwerkraft an der Außenwand spiralförmig immer weiter nach unten fallen, bis sie in den Auffangbehlter rieseln, während die Luft im Zentrum des Zyklons nach oben abgesaugt wird. Viel besser und ausführlicher ist das Prinzip bei Wikipedia beschrieben.

Konstruktion & Simulation

Trotz des realtiv einfachen Aufbaus habe ich den Zyklonabscheider vorher noch einmal im CAD System aufgebaut. Das hat den Vorteil, dass ich mir in einer Strömungssimulation den Verlauf der Luftlinien darstellen lassen konnte. In mehreren Schritten habe ich die Dimensionen und Längen der einzelnen Bauteile variiert um den Einfluss der Konturen zu sehen. Dadurch konnte ich optimal abschätzen welchen Durchmesser, bzw. welche Form und Länge die zu verwendente Flasche haben sollte. Einige Ergebnissen kann man in den Bildern sehen.

Aufbau

Für den Aufbau habe ich ganz einfache Materialien verwendet. Eine Wasserflasche als Trichter für den Zyklon und einen kleinen Eimer, ein Platikrohr, etwas Holz und einen Billigstaubsauger aus dem Baumarkt. Der Staubsauger ist nur für den Unterdruck zuständig und hat keinen Filter mehr eingebaut. Der kleine Eimer dient für mich als Sammelbehälter für den Staub und das Grobmaterial. Später werde ich diesen noch gegen ein größeres Behältnis austauschen.

Den Deckel des kleinen Eimers habe ich mit aufgeklebtem Sperrholz verstärkt und mit einem Loch in der Mitte versehen. In dieses Loch wird die Falsche geschraubt. Da der Deckel sehr straff auf den Eimer geht, benötige ich hier keine extra Dichtung.

Den Deckel für den Trichter (die Flasche) habe ich mir aus Holz mit einer Stich- und Laubsäge zurecht geschnitten, so dass diese mit der entsprechenden Flasche zusammenpassen. In die Mitte des Deckels muss noch ein Loch für das Zentralrohr an welchem dann der Staubsauger angeschlossen wird.

Für das seitliche Rohr habe ich einfach ein Stück Plastikrohr verwendet. Dieses wurde an die Form der Flasche angepasst und dann entsprechend angeklebt. Vorher wurde natürlich noch das Loch in die Flasche eingebracht werden, damit dann später auch die Luft angesaugt werden kann. Die genauen Details seht ihr auf den folgenden Bildern.

Ausprobe

Nachdem ich alles verklebt und verschraubt habe, konnte der Zyklonabscheider an den Staubsauger angeschlossen werden. In meinem Fall ist dies der Billigsauger aus dem Baumarkt. Den seitliche Einlass habe ich über einen Schlauch an die Absaugöffnung meiner Fräse, Säge oder sonstigem Gerät angeschlossen.

Bei der Verwendung des Filters sollten nun mindestens ca. 98% des Staubes und Grobmaterials in dem Eimer landen. Verwendet man einen normalen Staubsauger, so sollte der Filter des Saugers so gut wie sauber bleiben und somit wesentlich länger Einsatzbereit sein. Den verwendete Eimer muss ich natürlich trotzdem ab und zu entleeren 😉

Ich wünsche euch viel Spass beim Nachbauen!