Werkstatt Luftreiniger

Winfried Mueller, www.reintechnisch.de, Start: 19.03.2011, Stand: 11.12.2015

Schleifstaub in der Werkstatt ist eine unangenehme Sache. Als ich letztens mal wieder an der Drechselbank schliff, war die Luft voller Staub. Dieser setzte sich in der Folge überall ab, eine große Grundreinigung war fällig. Irgendwie nervte mich dieser Staub doch ziemlich, eine Lösung musste her.

Die naheliegende Lösung ist, überall nur noch mit Absaugung zu arbeiten. Bei Maschinen, die dafür ausgerüstet sind, ist das sicherlich die sinnvollste Alternative. In einer Hobbywerkstatt ohne große Absauganlage braucht es dann zumindest einen Industriesauger oder Staubsauger, den man in der Drehzahl herunterstellen kann. Mich würde jedenfalls der Krach eines Staubsaugers unter Voll-Leistung ziemlich stören. Industriesauger (Nass/Trockensauger) mit Drehzahlregulierung sind leider erheblich teurer. Bekommt man sie ohne Drehzahlregulierung schon für 50-150 Euro in jedem Baumarkt, muss man 300-500 Euro für Geräte mit Drehzahlsteller hinlegen. Da lohnt sich die Überlegung, bei kleinen Schleifgeräten besser auf Haushaltsstaubsauger zurückzugreifen, die auch mit Drehzahlregulierung ab 50 Euro zu haben sind.

Es gibt immer wieder Situationen, da ist es mit so einer Absaugung nicht so einfach, weil Maschinen nicht dafür ausgelegt sind oder man von Hand schleift. Auch haben Staubsauger keinen so hohen Volumenstrom, um größerflächig absaugen zu können. Man müsste also immer direkt dicht am Ort der Staubentwicklung dran sein.

Theoretisch geht das öfters als gedacht, wenn man erstmal die richtigen Absaugvorrichtungen hat, praktisch ist es aber oft leichter, großflächig die Luft in einem bestimmten Bereich abziehen zu können.

In solchen Situationen sind Luftreiniger sinnvoll, die ähnlich wie eine Absaugung in der Küche, die Luft großflächig anziehen und sie durch einen Filter reinigen. So kann feiner Staub aus gewisser Entfernung vom Ort des Geschehens abgezogen werden.

Wenn man kleine Teile von Hand schleift, ist diese Form der Absaugung ideal. Man positioniert den Luftreiniger hinter dem zu schleifenden Teil, so dass die Luft von einem weggezogen wird. So belastet einen der Staub beim Schleifen nicht mehr.

Bei einer Drechselbank lässt sich der Luftreiniger ebenso gut einsetzen, in dem man ihn hinter die Maschine positioniert. Ähnliches gilt für Schleifhülsen o.ä., die man in die Ständerbohrmaschine einspannt.

Ein weiterer Effekt, den ein Luftreiniger mit sich bringt: Er saugt permanent die gesamte Werkstattluft an und reinigt diese mit relativ hohen Volumenströmen. So wird die Luftqualität verbessert und herumwirbelnder Staub mit der Zeit eingefangen.

Fertige Geräte

Es gibt bereits fertige Geräte, die für diesen Einsatzzweck gedacht sind. Von Jet gibt es das Luftfiltersystem AFS-500 für etwa 240 Euro und das AFS-1000 für etwa 400 Euro. Diese Geräte nutzen einen zweistufigen Filter (Grobfilter/Feinfilter). Beim AFS-1000 sorgt ein Taschenfilter für die Feinfilterung und ein Faltenfilter für die Vorfilterung. Beim AFS-500 sind es 2 Faltenfilter hintereinander. Die Filter sind relativ teuer, für den Außenfilter zahlt man um die 15-20 Euro, für den Innenfilter 50-70 Euro. Die Geräte sind kastenförmig aufgebaut, von vorne ziehen sie Luft ein, hinten blasen sie aus. Der AFS-500 ist (BxHxT) 610x305x400 groß, der AFS-1000 hat wegen der Taschenfilter bei gleichen Länge und Breite 770mm Tiefe und ist so für den mobilen Einsatz oder den Betrieb auf einer Werkbank schon ziemlich unhandlich.

Eine weitere Produktserie sind die Microclene Raumluftfilter, z.B. der MC 400 für etwa 300 Euro, der MC 1000 für etwa 400 Euro und der MC 1200 für 420 Euro. Sie haben eine runde Bauform und ziehen die Luft im unteren Bereich seitlich an, um sie dann gefiltert oben seitlich wieder auszupusten. Sie eignen sich von der Bauform eher für die generelle Luftreinigung. Gefiltert wird hier über ein Filtervlies, welches original mit 11 Euro sehr preisgünstig ist. Zudem kann man Filtervlies als Meterware in verschiedensten Filterklassen günstig kaufen. Die Filterwirkung bei feinen Stäuben ist bei Filtervlies in der Regel nicht so gut, wie bei guten Faltenfiltern.

Wo viel Luft bewegt werden soll, wird es auch schnell mal recht laut. Die Microclene Raumluftfilter bringen es auf immerhin 61-64 dB, was schon als recht störend empfunden werden kann. Eine Reduzierung der Luftleistung bei reduzierter Lautstärke ist bei diesen Geräten nicht möglich. Der MC 400 macht etwa 6,6 cbm/min, der MC 1000 16,6 cbm/min und der MC 1200 20 cbm/min.

Zum Vergleich: Ein guter Industriesauger schafft 3-4 cbm/min unter Volllast. Eine Hobby-Absauganlage in der 150-300 Euro Klasse (750-1500W) macht ungefähr 15-50 cbm/min.

Die Jet Geräte können in der Luftleistung und damit in der Geräuschentwicklung reguliert werden (6/8/10 cbm/min beim AFS-500 und 12/15/20 cbm/min beim AFS-1000).

Von der Leistungsaufnahme liegen die Geräte so um 60-100 Watt. Sie sind damit wesentlich sparsamer, als Absauganlagen oder Staubsauger.

Ein weiterer Hersteller ist Holzkraft mit dem LFS 3. Bei 150 Watt erreicht dieser Umgebungsluftfilter etwa 34 cbm/min.

Der Markt dieser Luftfiltersysteme im semiprofessionellen Bereich ist relativ klein. Neben den erwähnten Herstellern findet man auf dem deutschen Markt kaum noch weitere Anbieter. Der Bekanntheitsgrad solcher Systeme unter Heimwerkern ist auch relativ gering. In Baumärkten sind solche Systeme z.B. nicht zu finden.

Im Profibereich gibt es noch einige Geräte im Preisbereich von 1000-5000 Euro, typischerweise für den Baustelleneinsatz (Wandschleifen, Betonschleifen, Abrissarbeiten, Küchen- und Badrenovierung). Beispiele wäre das Trotec TAC 1100, das Trotec TAC 2500 und TAC 4000, der Petermann Dust Bug 777, der Dustcontrol DC Aircube 500 oder das Pullmann Ermator A700. Diese Baustellengeräte filtern in der Regel sehr fein bis HEPA 13. Wegen der hohen Filterwiderstände braucht es hier leistungsfähige Lüfter. Filter für solche Geräte sind sehr teuer, so kostet z.B. der HEPA 13 Filter für den Trotec 1100 um die 350 Euro.

Für den Wohnbereich gibt es auch Luftreiniger, die vor allem für Allergiker angeboten werden, um Pollen und Feinstaub zu filtern. Für die Werkstatt sind sie wenig geeignet, da sie keinen gerichteten Ansaugstrom haben. Auch sind die Filter solcher Geräte recht teuer und sie sind nicht für viel Staub ausgelegt, setzen sich also schnell zu.

Eigenbau (Version 1)


Vorderseite Luftreiniger (BxHxT = 200x400x300)

Rückseite Luftfilter - 2 Lüfter mit 135mm Durchmesser, mittig Netzanschluß und 2 stufiger Schalter.

Der Eigenbau eines Luftreinigers ist relativ einfach und attraktiv. Man kann so die Abmessungen und Konstruktion für seinen Einsatzzweck frei festlegen. Vor allem aber kann man auf preisgünstige Filter zurückgreifen, spart als im Laufe der Zeit viel Geld beim Verbrauchsmaterial.

Bei meinem Eigenbau habe ich einen Innenraumfilter für den Opel Corsa C verwendet. Dieser ist aus Polyester als Faltenfilter ausgelegt. Von den Abmessungen passte er mit 331mm x 164mm x 31 mm recht gut. Ich hatte nämlich noch zwei recht kräftige Axiallüfter von Papst in 135 mm Durchmesser rumliegen (Papst 5114N 135mm, 9,5Watt, 250 cbm/h). Unter Filterlast bringt dieser Lüfter noch etwa 150 cbm/h, bei 2 Lüftern sind es also 300 cbm/h bzw. 5 cbm/min. Ein brauchbarer Wert, wenn man es mit den Fertiggeräten vergleicht.

Solche Innenraumfilter für PKW bekommt man ab etwa 5 Euro, z.B. bei Ebay. Beim Einbau sollte man auf die richtige Strömungsrichtung achten. Auf den Filtern ist typischerweise der Airflow mit einem Pfeil markiert.

Auch in der Praxis erwies sich die gewählte Kombination als recht gut. Diese Innenraumfilter haben einen recht geringen Filterwiderstand, so dass ein guter Volumenstrom erhalten bleibt. (Der Unterdruck im Gehäuse erreicht etwa 30-40 Pa). Schleifstaub aus etwa 50cm Umgebungsbereich wird recht sicher direkt zum Filter hingezogen.

Die Lüfter laufen mit 24 V unter Volllast und werden dort mit 48 dB(A) Schalldruckpegel angegeben. Eine Lautstärke, die noch recht erträglich ist, wobei aber ein Drehzahlsteller durchaus Sinn macht. Ich habe der Einfachheit halber nur 2 Stufen vorgesehen, in dem ich einen Trafo mit Mittelabgriff verwendet habe - also 12 V oder 24 V. Im Nachhinein würde ich eine stufenlose Einstellung empfehlen, z.B. durch Einsatz eines Spannungsreglers (z.B. LM317). Denn die 12 V sind oftmals zu wenig und die 24 V dann recht laut. Klar auch, dass man die vom Trafo kommende Wechselspannung gleichrichten und glätten muss (Graetzbrücke, 1000uF Elko). Natürlich kann man auch irgendein Fertignetzteil einsetzen, z.B. von einem Notebook oder ein Steckernetzteil.

Damit man den Luftfilter gut festklemmen/befestigen kann, sollte man an den Enden noch irgendwelche Leisten mit Heißkleber ankleben. Wichtig ist, dass er halbwegs dicht im Gehäuse integriert ist, damit nicht ungefilterte Luft durch das Gehäuse zieht. Eine dünne Schaumstoffunterlage, Dichtungsgummi oder Filz kann helfen, sauber abzudichten. Durch den Unterdruck im Gehäuse wird der Filter aber auch schon von alleine recht dicht angezogen.

Die Abmessungen des Gehäuses wurden hauptsächlich vom Filter festgelegt, es ist ungefähr 400 mm hoch, 200mm breit und 300mm tief. Mit der Tiefe könnte man noch variieren. Eigentlich braucht man nicht so viel Tiefe und könnte z.B. auch auf 150-200 mm reduzieren. Strömungstechnisch könnte das aber um so ungünstiger werden, je dünner man wird. Die nach hinten ausblasenden Lüfter ziehen dann seitlich um das Gehäuse herum Luft an, die dann nicht vorne durch den Filter geht. Solche Effekte lassen sich gut mit Zigarettenrauch beobachten.

Das Gehäuse selbst ist relativ einfach aus MDF-Platten zusammengeleimt. Leisten vorne und hinten sorgen dafür, dass man die vertieft sitzenden Platten einschrauben kann. Im Nachhinein würde ich besser leichtere Materialien einsetzen, z.B. 5mm Sperrholz und mit innenliegenden Leisten in den Ecken verstärken.

Eigenbau (Version 2)

Dieser Luftreiniger ist mit 24x30x16cm (BxHxT) kleiner und handlicher. Während Version 1 eher ein Funktions-Prototyp war, sollte hier auch das Design etwas ansprechender sein. Der Schalter wurde praktischerweise nach vorne verlegt. Ebenso eine Leistungsregulierung des Lüfters, womit man Luftdurchsatz und damit Lautstärke je nach Situation drosseln kann. Man will ja nebenbei beim Handschliff auch noch etwas Radio hören.

Es kam ein leistungsstarker Papst-Lüfter mit 180mm Durchmesser und 17 Watt zum Einsatz (Typ 6124). Der war gerade günstig bei Ebay zu bekommen (ca. 20 Euro). Als Filter kam ein Innenraumfilter vom Honda Civic zum Einsatz.

Luftdurchsatz und Funktionalität sind auch bei diesem Gerät sehr gut.

Erfahrungen

Bei Handschliff von kleineren Teilen hab ich das Teil mittlerweile immer laufen. So wird wirksam aller Staub weggezogen, so dass ich auch ohne Staubmaske gut arbeiten kann.

Die Arbeit an Maschinen, wie der Drechselbank hat sich extrem verbessert. War vorher nach einigen Stunden Arbeit die ganze Werkstatt zugestaubt, fliegt jetzt überhaupt kein sichtbarer Staub mehr rum. Auch wenn ich an der Bohrmaschine schleife, setze ich das Teil regelmäßig ein. Eine gute Absaugwirkung erhält man mit Abständen bis 30-50cm.

Wenn die Luft in der Werkstatt durch irgendwelche Maschinen mal etwas staubig ist, hilft dieser Filter ebenso, relativ zügig wieder den Staub zu reduzieren.

Ab und zu sollte man den Filter reinigen, was mit einem Staubsauger mit kleinen Bürstenaufsatz gut funktioniert. Alle 6-12 Monate wird der Filter gewechselt.

Anregungen

Lüfter in 230 V Ausführung haben den Vorteil, dass man kein Netzteil braucht. Damit wird der Aufbau noch einfacher. Es gibt auch Drehzahlsteller für Wechselstrommotoren (Phasenanschnitt-Prinzip), mit denen man die Drehzahl regulieren kann.

Als Netzteil für Niederspannungslüfter kann man evtl. ein Notebook-Netzteil verwenden, die man günstig bei Ebay bekommt. Vom Strom her können die meistens über 3,5A, was für die meisten Lüfter reichen sollte. Von der Spannung liegen solche Netzteile zwischen 12-20 V. Zu hohe Spannungen kann man durch Reihenschaltung mehrerer Dioden reduzieren (z.B. 1N4004). Jede Diode "schluckt" etwa 0,8V. Ich würd auch eine kleine Schmelzsicherung im Gerät vorsehen.

Standard-Axial-Lüfter zur Raumentlüftung (Rohrlüfter 100/120mm oder Bad/Küche Einbaulüfter) sind von ihrer Leistungsfähigkeit eher am unteren Limit. Wer genug Luftleistung haben will, muss vor allem auf größere Durchmesser setzen. Bei Durchmessern von 170-200 mm kann man schon sehr leistungsfähige Lüfter bekommen, z.B. den Papst 6248 NH mit 190 mm Durchmesser, 4000 UPM, 26 Watt, 61 db(A) und 480 cbm/h Volumenstrom. Mitunter bekommt man solche Lüfter für 15-30 Euro bei Ebay. Der Neupreis liegt mit über 100 Euro schon recht hoch.

Beachten muss man auch, dass der angegebenen Volumenstrom für den Leerlauf gilt. Ein Filter stellt aber einen nicht unerheblichen Luftwiderstand dar, der überwunden werden muss und den Volumenstrom deutlich reduziert. Von daher spielt auch der maximal erreichbare Unterdruck und die Kennlinie des Lüfters eine große Rolle. Man sollte schauen, dass der Lüfter bei 30-40 Pa noch genügend Volumenstrom bringt. Über den Daumen sollte man Lüfter einsetzen, die mindestens das Doppelte an Maximaldruck bringen. Druck wird vor allem über Drehzahl aufgebaut und Drehzahl bedeutet wiederum Krach. Drehzahl und Lautstärke sind gute Indikatoren, ob ein Lüfter für unseren Einsatzzweck ausreicht. Brauchbare Lüfter liegen bei 45-65 db (A) Schalldruckpegel. Ein 120mm Lüfter sollte Minimum 3000 UPM machen. Kleiner als 120mm macht keinen Sinn.

Die 120mm Lüfter sind noch recht preisgünstig zu bekommen, weil sie im PC-Bereich Standard sind. Dort findet man aber nur wenige Typen, die wirklich viel Volumenstrom bringen, weil hier die hohe Laustärke nicht gewünscht ist. Der Scythe Ultra Kaze DFS123812H mit 3000UPM und 120 mm wäre ein leistungsstarker Kandidat und mit unter 10 Euro auch noch preisgünstig. Weil dieser für unseren Einsatzzweck trotzdem eher am unteren Limit ist, sollte man überlegen, evtl. 3-4 Lüfter davon einzusetzen. Der Scythe Typhoon D1225C12B9AP-30 bringt es auf 4250 UPM und der Typhoon D1225C12BBAP-31 kommt auf 5400 UPM. Das ist schon extrem im PC-Bereich, für unseren Zweck aber interessant. Von Delta und Papst gibt es ähnlich leistungsfähige Lüfter. Wobei es für unseren Zweck eigentlich besser ist, größere Durchmesser zu verwenden.

Im PC-Bereich tauchen mittlerweile auch 140mm Lüfter auf, ich kenne aber keine schnelllaufenden Lüfter in dieser Größe. Die meisten sind Langsamläufer um 1000 UPM, damit der PC so richtig leise wird. Für unseren Zweck völlig unbrauchbar.

Ein sehr preisgünstiger 230V-Lüfter ist der Sunon DP201A mit 120mm Durchmesser für um die 5 Euro (Reichelt.de -> LÜFTER-12038). Er liegt aber auch eher im untersten Bereich, was Druck und Volumenstrom angeht. Preiswerte brauchbare Lüfter findet man manchmal auch beim Restpostenverwerter http://www.pollin.de.

Im KFZ-Bereich gibts Motorlüfter, die vor dem Kühler sitzen. Hat nahezu jedes Auto. Diese gibt es für kleines Geld auf jedem Schrottplatz oder über Ebay. Betrieben werden kann so ein Motor mit einem leistungsstarken 12V Trafo. Im einfachsten Fall nimmt man dafür ein einfaches Auto-Batterieladegerät, welches noch mit einem echten Trafo ausgestattet ist. Das sind die schweren Geräte, wie sie früher üblich waren. Moderne Geräte mit Schaltnetzteilen funktionieren dafür nicht. Schätzungsweise wird man 10-20 A Stromstärke benötigen. (Danke für die Anregung an tract/woodworker.de)

Neben Axial-Lüftern können auch Radiallüfter interessant sein. Diese bringen typischerweise höhere Drücke, können also höhere Filterwiderstände besser überwinden. Der Winkel zwischen Lufteintritt und Luftauslass ist bei diesen Lüftern 90 Grad (wie man das von Absauganlagen kennt), hierfür bräuchte es also eine andere Konstruktion des Gehäuses. Radiallüfter findet man z.B. bei den meisten Innenraumgebläsen von PKW's. Solche Gebläse mit spezieller Formgebung in ein eigenes Gehäuse zu integrieren, ist aber nicht ganz so einfach. Auch braucht man hier recht stromstarke 12V Versorgung (10-30 A).

Bei der Auswahl des Filters erscheinen mir die Innenraumfilter schon ein sehr günstiger Kompromiss zwischen guter Filterleistung bei geringem Filterwiderstand. Man kann überlegen, noch einen Grobfilter aus Filtervlies davorzusetzen. Mehrstufige Filter haben ja vor allem den Vorteil, dass die Feinfilter länger halten, weil der davor geschaltete Grobfilter schon viel aufnimmt. Ob sich der Aufwand aber bei relativ günstigen Preisen für Innenraumfilter lohnt, muss man abwägen.

Die Größen von Innenraumfiltern variieren je nach Auto. Es gibt z.B. auch welche, die eher quadratisch sind. Hier mal ein paar Abmessungen:

AutoAbmessungen (LxBxD)
Corsa C330x160x30
VW Golf IV / VW Bora / Audi A3/TT281x206x30
Nissan Almera / Primera222x200x30
BMW 5er E39270x204x30
Honda Jazz184x179x30
Honda Civic 2001-2005112x225x30
Honda Civic ab 2006200x240x30
Honda Accord224x235x30
Opel Astra G263x235x30
Smart ForTwo198x202x40
Smart ForFour/Mitsubishi Colt178x203x40

Normale Motor-Luftfilter aus dem PKW-Bereich filtern in der Regel wesentlich feiner und haben einen wesentlich höheren Luftwiderstand. Hier bräuchte es dann wesentlich stärkere Gebläse. Sie haben aber noch einen weiteren Nachteil: Die Faltung ist extrem eng, so dass der Staub sich in den schmalen Ritzen festsetzt und nur schwer durch einen Staubsauger oder durch Druckluft entfernt werden kann. Bei Holzstäuben eher nicht so ideal. Die Innenraumfilter lassen sich da besser säubern. Für feine Stäube, z.B. Gips oder Beton, könnten diese Filter aber interessant sein. Hier sollte man auch über den Einsatz von HEPA Filter der Klassen 12 oder 13 und mehrstufigen Filtern nachdenken. Bei entsprechend saugstarken Gebläsen (zu erreichen vermutlich nur noch mit Radiallüftern).

Größen diverser Motor-Luftfilter:

AutoAbmessungen (LxBxD)
Opel Corsa B211x166x37
Opel Corsa C290x206x42
BMW 5er E39242x178x57
VW Golf 3/4268x228x56
VW Passat254x213x57
Ford Focus279x172x50
FIAT CINQUECENTO230x90x48
Nissan Micra170x158x34
BMW 3 E36236x235x42
Peugeot 307246x169x69
Toyota Corolla (92-00)226x168x43
Seat Ibiza/Cordoba275x185x57
Volvo S40343x169x58

Bei Mann-Filter kann man auch hier eine Suchanfrage nach Abmessungen machen:

Luftfilter aus dem Staubsaugerbereich (Faltenfilter) haben in aller Regel auch einen sehr hohen Filterwiderstand. Ein Staubsauger baut ja recht hohe Drücke auf bei relativ geringem Volumenstrom. Die effektive Filterfläche ist meist recht klein. Solche Filter sind für Luftreiniger wenig geeignet.

Bei Maschinen, die einen Absauganschluß haben, könnte es ein interessanter Ansatz sein, hierfür eine spezielle Absaugbox zu bauen. Ein Beispiel wäre ein Tellerschleifer mit Staubsaugeranschluß. Ich find es immer etwas nervig, zuerst den Staubsauger anzuschließen, um mal eben schnell was zu schleifen. Schleift man aber ohne Staubsauger, fliegt der Staub durch die Werkstatt. Hier wäre es interessant, eine kleine Staubfangbox anzuschließen, ähnlich wie bei handbetriebenen Geräten. Als Filter kann man auch wieder auf so einen Innenraumfilter zurückgreifen, diesen jedoch z.B. auf eine Größe von 170x170mm halbieren. Dahinter wird dann ein leistungsfähiger Lüfter montiert, der für einen ausreichenden Lufstrom sorgt, hinter dem Filter aber sauber bleibt. Der Lüfter wird so gekoppelt, dass er losläuft, so bald auch die Maschine anläuft. So kann man nun jederzeit die Maschine benutzen, ohne erst einen Staubsauger anzuschließen, zudem ist diese Absaugbox auch noch relativ leise. Die Box kann dann alle paar Monate mal entleert werden.

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