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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitswerkbank gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zur automatischen Kalibrierung einer derartigen
Sicherheitswerkbank. Sicherheitswerkbänke und insbesondere solche
zur Bearbeitung mikrobiologischer Proben, wie sie beispielsweise
in der
DE 44 41 784
C2 beschrieben sind, schützen vor Kontamination durch
Bioaerosole, die bei mikrobiologischen Arbeiten auftreten und freigesetzt
werden. Innerhalb der Sicherheitswerkbänke wird der kontaminierte
Luftstrom mit Hilfe wenigstens eines Gebläses als gerichteter Luftstrom
fortgeführt
und über
Filter geleitet, welche die Verunreinigungen aus dem Luftstrom zurückhalten.
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Sicherheitswerkbänke unterscheiden
sich in ihren Sicherheitsvorkehrungen und werden entsprechend den
unterschiedlichen internationalen Normen gebaut, geprüft und zugelassen.
Unter anderem bieten Sicherheitswerkbänke Personenschutz oder Personen-
und Produktschutz.
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Bei
Sicherheitswerkbänken,
die nur Personenschutz bieten, spricht man von Sicherheitswerkbänken der
Klasse I, wobei der Personenschutz durch das Ansaugen von Außenluft
durch die Arbeitsöffnung
in den Arbeitsraum der Sicherheitswerkbank erreicht wird. Solange
dieser Außenluftstrom
nicht behindert und ausreichend Luft angesaugt wird, können Partikel
und Aerosole nicht aus dem Innenraum der Sicherheitswerkbank nach
außen
gelangen. Die angesaugte Außenluft
bildet also einen durch die Arbeitsöffnung strömenden Luftvorhang, der die
an der Sicherheitswerkbank arbeitende Person bzw. die Umwelt vor
Kontamination durch die Partikel schützt.
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Ein
ausreichender Personenschutz ist Voraussetzung für den Betrieb von Sicherheitswerkbänken. Diese
auch als Rückhaltevermögen bezeichnete Eigenschaft
einer Sicherheitswerkbank wird zum Beispiel durch eine genau festgelegte
Lufteintrittsgeschwindigkeit in die Arbeitsöffnung definiert. Sie ist direkt
proportional zum Abluftstrom, so dass Veränderungen des Abluftstroms
einen direkten Einfluss auf den Personenschutz und auf die Sicherheit
des Anwenders haben.
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Sicherheitswerkbänke der
Klasse II bieten zusätzlich
zum Personenschutz auch den Arbeitsgegenständen in der Werkbank Schutz
vor Kontamination von außen
oder vor Kontamination durch andere in der Werkbank befindliche
Proben (so genannte Kreuzkontamination). Der Schutz vor dieser Art
von Verunreinigungen wird als Produktschutz bezeichnet. Der Produktschutz
ergibt sich daraus, dass ein Teil des in der Werkbank angesaugten
Luftstroms nach dem Filtern wieder dem Innenraum als Umluftstrom zugeführt wird. Üblicherweise
wird dieser Umluftstrom in einer vertikalen Fallströmung von
oben nach unten in den Arbeitsraum der Werkbank gerichtet. Dieser
auch als "Downflow" bezeichnete Umluftstrom umspült die auf
der Arbeitsplatte befindlichen Gegenstände und verhindert, dass verunreinigte
Luft von außen
oder von anderen Proben in Kontakt mit diesen Gegenständen kommt.
Der Umluftstrom trifft wiederum im Bereich der Ansaugöffnung,
die sich meist an der Vorderkante der Arbeitsplatte befinden, auf den
in den Innenraum strömenden
Außenluftstrom, so
dass keine Partikel nach außen
dringen können. Der
Produktschutz, einschließlich
des Schutzes vor Kreuzkontamination, wird also maßgeblich
durch das Verhältnis
zwischen Downflow und Lufteintrittsgeschwindigkeit des Außenluftstroms
erzielt.
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Um
diese Luftströme
zu erzeugen, weist eine normale Sicherheitswerkbank der Klasse II
mindestens ein Gebläse
auf. Häufig
sind gesonderte Gebläse
für den
Umluft- und den Abluftstrom vorhanden, die nachfolgend als Umluft-
bzw. Abluftgebläse
bezeichnet werden. Die aus dem Arbeitsinnenraum ansaugte Luft wird über Filter,
beispielsweise einen Umluftfilter und einen Abluftfilter, geführt. Bei
diesen Filtern handelt es sich um Hochleistungs-Schwebstofffilter,
zum Beispiel HOSCH- oder HEPA-Filter, welche in der Lage sind, die
betreffenden Mikroorganismen aus dem Luftstrom herauszufiltern.
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Der
ausreichenden Funktion der Gebläse kommt
für die
Sicherheit der Sicherheitswerkbank also eine erhebliche Bedeutung
zu. Die Funktion der Gebläse
wird daher üblicherweise
während
des Betriebs der Sicherheitswerkbank automatisch überwacht,
um Fehlfunktionen oder gar Ausfälle
rechtzeitig zu erkennen. Bei der Überwachung wird in der Regel
das vom Gebläse
geförderte
Volumen (die Luftmenge) pro Zeiteinheit bzw. die Strömungsgeschwindigkeit
direkt oder indirekt gemessen. Eine Möglichkeit hierfür besteht
in der Verwendung eines kalibrierten Anemometers. Es ist aber auch
möglich,
anstelle der Strömungsgeschwindigkeit
selbst einen für
diese repräsentativen
Wert zu bestimmen. Dies kann beispielsweise die Druckdifferenz sein,
die zwischen der Einsaugseite des Gebläses und dessen Auslassseite besteht.
Zur Messung können zwei
Druckdosen oder ähnliches
dienen, von denen eine vor und eine hinter dem Gebläse angeordnet
wird. Für
die gewählte Messgröße wird
für jedes
der Gebläse
ein Sollwert in einer Steuer- und/oder
Regelvorrichtung der Sicherheitswerkbank hinterlegt. Dieser Sollwert
wird vom Hersteller der Sicherheitswerkbank fest vorgegeben. Er
dient während
des Betriebs der Sicherheitswerkbank als Vergleichswert für den sicheren
Betrieb des Gebläses.
Zudem werden werksseitig Abweichungsmargen von diesem Sollwert festgelegt
und ebenfalls abgespeichert. Innerhalb dieser Margen wird von einem
sicheren Betrieb des Gebläses
ausgegangen. Außerhalb
des Bereichs kann jedoch ein ausreichender Personen- und/oder Produktschutz
nicht mehr gewährleistet
werden. Bei Abweichungen aus diesem Bereich wird daher üblicherweise
ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst, der den Benutzer auf den
unsicheren Betrieb der Sicherheitswerkbank hinweisen soll. Häufig werden
die Abweichungsmargen daher auch als Alarmgrenzen bezeichnet. Die
Alarmgrenzen sind für
einige Staaten durch gesetzliche Vorschriften festgelegt. Beispiele für Sicherheitswerkbänke mit
einem Sicherheitsüberwachungssystem,
das während
des Arbeitsbetriebs die Betriebsparameter der Sicherheitswerkbank überwacht,
sind in der
EP 1609541
A2 und
EP 1356873
A2 der Anmelderin beschrieben.
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Sollwerte
für die
Gebläse
und Alarmgrenzen werden vom Hersteller der Sicherheitswerkbank im Werk
entweder für
jede Werkbank oder stellvertretend an einer oder mehreren Sicherheitswerkbänken repräsentativ
für einen
bestimmten Typ von Werkbank eingemessen und in jeder Sicherheitswerkbank abgespeichert.
Nachteilig an diesem Vorgehen ist jedoch, dass der Ort, an welchem
die Sollwerte für
die Gebläse
und die Alarmgrenzen bestimmt und in der Sicherheitswerkbank abgespeichert
werden, nicht mit dem Ort übereinstimmen,
an welchem die Sicherheitswerkbank in Betrieb genommen und weiter
betrieben werden soll. Abhängig
von dem an dem jeweiligen Aufstellungsort herrschenden barometrischen Druck
würden
sich deshalb bei erneutem Einmessen der Sollwerte und der Alarmgrenzen
andere Werte ergeben, als sie werksseitig in der Sicherheitswerkbank
abgespeichert wurden. Unterschiedliche Druckbedingungen können sich
auch abhängig
davon ergeben, ob die Sicherheitswerkbank an ein Gebäudeabluftsystem
angeschlossen wird oder nicht. Zudem können die Messvorrichtungen
wie beispielsweise Messsensoren, die zur Ermittlung von Messwerten zur Überwachung
der Funktion der Sicherheitswerkbank verwendet werden, durch mechanische
Beanspruchung während
des Transports oder aus sonstigen Gründen ein anderes Messverhalten
zeigen als während
der werksseitig durchgeführten
Messungen. Diese Faktoren führen üblicherweise
dazu, dass die werksseitig ermittelten Messwerte mit den Messwerten
am Betriebsort der Sicherheitswerkbank nicht mehr übereinstimmen.
Als Folge davon sind auch die werksseitig gesetzten Alarmgrenzen
gegenüber
den tatsächlich gewünschten
Grenzwerten verschoben, so dass ein Alarm wegen eines unsicheren
Betriebs der Sicherheitswerkbank entweder zu früh oder zu spät ausgelöst wird.
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Um
diese Fehlalarme zu verhindern, werden Sicherheitswerkbänke oft
nach deren Aufstellung am gewünschten
Arbeitsort von einem Servicefachmann neu justiert, und die werksseitig
hinterlegten Sollwerte und Alarmgrenzen werden von Hand erneut eingestellt.
Dieses Vorgehen ist jedoch aufwendig, zeitintensiv und teuer. In
einigen Ländern
ist das Aufstellen und Inbetriebnehmen einer Sicherheitswerkbank durch
einen Servicefachmann vorgeschrieben. Dies ist jedoch nicht überall so,
und häufig
werden Sicherheitswerkbänke
ohne weitere Maßnahmen
und Nachjustierungen durch einen Servicefachmann in Betrieb genommen.
Wenn dann jedoch die Sicherheitswerkbank außerhalb der festgelegten Sollwerte und
definierten Alarmgrenzen betrieben wird, stellt dies ein erhebliches
Sicherheitsrisiko dar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es entsprechend, eine Sicherheitswerkbank anzugeben,
welche unabhängig
von ihrem Aufstellungsort zuverlässig
innerhalb korrekt justierter Parameterbereiche arbeitet und in welcher
eine korrekte Inbetriebnahme einfach und kostengünstig auch ohne Zuhilfenahme
von Servicepersonal sichergestellt ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt mit der Sicherheitswerkbank gemäß Anspruch
1 sowie dem Verfahren zur Kalibrierung einer Sicherheitswerkbank
gemäß Anspruch
13. Bevorzugte Ausführungsformen
und Verfahrensvarianten sind den jeweiligen Unteransprüchen zu
entnehmen.
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In
einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung also eine Sicherheitswerkbank,
die in ihrem Grundaufbau grundsätzlich
einer herkömmlichen
Sicherheitswerkbank entsprechen kann. Die Sicherheitswerkbank weist
einen von einem Gehäuse
umgebenen Arbeitsraum mit einer in der Gehäusefrontseite befindlichen
und mit einer verstellbaren Frontscheibe verschließbaren Arbeitsöffnung auf.
Zum Fördern
eines Luftstroms in der Sicherheitswerkbank, um den nötigen Personen-
und/oder Produktschutz sicherzustellen, ist mindestens ein Gebläse vorhanden.
Außerdem
besitzt die Sicherheitswerkbank eine Gerätesteuereinheit, die ein Mittel
zum Steuern des mindestens einen Gebläses umfasst. In der Sicherheitswerkbank
sind zudem eine Auswertungseinheit und ein Messmittel zur Ermittlung
eines Messwertes vorhanden, der für die von dem Gebläse erzielte
Strömungsgeschwindigkeit
des Luftstroms repräsentativ ist.
Um eine hinreichende Luftströmung
zu gewährleisten,
ist das Gebläse
werksseitig so eingestellt, dass bei normalem Betrieb des Gebläses eine
vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit
der von dem Gebläse
geförderten
Luftmenge erreicht wird. Dieser vorgegebenen normalen Gebläseleistung
entspricht ein Anfangs-Sollwert,
der für
eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit
repräsentativ
ist. Konkret handelt es sich bei diesem Anfangs-Sollwert also um einen
werksseitig vorgegebenen Wert, der unter Berücksichtigung der zu erreichenden
Personen- und/oder Produktsicherheit festgelegt wurde.
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Dieser
Anfangs-Sollwert, der beispielsweise in der Speichereinheit der
Sicherheitswerkbank abgespeichert sein kann, muss nicht unbedingt
die Strömungsgeschwindigkeit
unmittelbar angeben, sondern es kann auch irgendein anderer Wert
sein, der für
eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ
ist. Bei diesem Wert kann es sich beispielsweise um eine Druckdifferenz
handeln, die dadurch bestimmt wird, dass der Druck auf der Einlassseite
des Gebläses
sowie der Druck auf der Auslassseite des Gebläses gemessen wird. Die aus
der Differenz beider Werte errechnete Druckdifferenz kann, falls
gewünscht,
in die Strömungsgeschwindigkeit umgerechnet
werden. Die entsprechenden Drücke vor
und nach dem Gebläse
können
beispielsweise mit Hilfe von Druckdosen gemessen werden. Wird die
Strömungsgeschwindigkeit
unmittelbar gemessen, kann hierfür
als Messmittel ein Anemometer verwendet werden. Es muss sich bei
dem Anfangs-Sollwert auch nicht zwingend um eine mit dem Messmittel
unmittelbar messbare Größe handeln.
Beispielsweise kann der Anfangs-Sollwert auch in Form einer bestimmten
Gebläseleistung
vorgegeben sein – zum Beispiel
einer bestimmten Drehzahl oder einem bestimmten Stromverbrauch – die jedoch
wiederum in einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit
der vom Gebläse
geförderten
Luftströmung
resultieren. Üblich
ist zum Beispiel, die normale Gebläseleistung als Bruchteil der
maximal möglichen
Gebläseleistung festzulegen.
In jedem Fall bezieht sich der Anfangs-Sollwert jedoch auf einen
herstellerseitig für den
Normalbetrieb des Gebläses
vorgegebenen Wert, der einen optimalen Betrieb der Sicherheitswerkbank
unter Einhaltung des Personen- und/oder Produktschutzes
abbilden soll, jedoch die Umgebungsbedingungen am Arbeitsort der
Sicherheitswerkbank noch nicht berücksichtigt.
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Zusätzlich zu
dem Anfangs-Sollwert ist in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank
noch mindestens ein Grenzwert hinterlegt, der um ein vorgegebenes
Maß von
dem Sollwert abweicht. Diese zulässige
Abweichung entspricht zwar nicht mehr einem optimalen Betrieb der
Sicherheitswerkbank und einer optimalen Leistung des Gebläses, definiert aber
einen immer noch zulässigen
Arbeitsbereich, bei dem noch für
einen ausreichenden Personen- und/oder Produktschutz gesorgt ist.
Dieser Grenzwert entspricht zum Beispiel einer eingangs beschriebenen
Alarmgrenze. Beispielsweise kann sich durch einen Verschleiß des Gebläses dessen
Förderleistung
im Lauf der Betriebszeit vermindern. Die dadurch bedingte verminderte
Fördermenge
pro Zeit und die entsprechend reduzierte Strömungsgeschwindigkeit müssen noch
nicht dazu führen,
dass ein Benutzer nicht mehr ausreichend vor Kontamination geschützt ist
oder es zu Kreuzkontamination innerhalb des Arbeitsraumes kommt.
Ein weiterer Faktor der sich auf die Fördermenge des Geblä ses und die
Strömungsgeschwindigkeit
nachteilig auswirken kann, ist beispielsweise die zunehmende Verstopfung
der Filter durch auf diesen abgelagerte Partikel. Auch dies führt jedoch
erst im Lauf der Zeit dazu, dass der Schutz von Benutzer und Produkten
vor Kontamination nicht mehr gewährleistet
ist.
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Um
diesen Faktoren Rechnung zu tragen, sind herstellerseitig Abweichungen
von dem Anfangs-Sollwert für
eine optimale Gebläseleistung bzw.
Strömungsgeschwindigkeit
vorgesehen. Hierfür ist
wenigstens ein Grenzwert in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank
abgespeichert. Dabei kann es sich lediglich um einen einzigen Grenzwert
für einen
bestimmten Anfangs-Sollwert
handeln, der beispielsweise eine bestimmte Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
zulässt. Üblicherweise
werden jedoch pro Sollwert ein Grenzwert für eine Abweichung vom Sollwert
nach oben und ein Grenzwert für
eine Abweichung nach unten definiert, so dass um den Sollwert herum
ein Abweichungsbereich festgelegt ist. Werden mehrere Gebläse pro Sicherheitswerkbank
verwendet, gibt es üblicherweise
jeweils einen Sollwert für
jedes der Gebläse
und entsprechend auch wenigstens einen Anfangs-Grenzwert für jeden
Sollwert.
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Die
Anfangs-Grenzwerte, auch Alarmgrenzen genannt, können auch verschiedene Weise
festgelegt sein. Beispielsweise kann es sich um auf die Gebläseleistung
bezogene Werte handeln. Es ist ebenfalls möglich, die Alarmgrenzen unmittelbar
als Strömungsgeschwindigkeiten
festzulegen. Wie bereits mehrfach erwähnt, muss es sich dabei nicht
um Werte der Strömungsgeschwindigkeiten
an sich handeln, sondern es können
auch Werte sein, die Aufschlüsse über eine
bestimmte Strömungsgeschwindigkeit
erlauben. Konkret kann es sich beispielsweise um eine über das
entsprechende Gebläse
ermittelte Druckdifferenz handeln. Bei der Festlegung der Anfangs-Grenzwerte für die noch
zulässigen
Strömungsgeschwindigkeiten
kann so vorgegangen werden, dass bereits beim Hersteller der Sicherheitswerkbank
für festgelegte
Gebläseleistungen
Strömungsgeschwindigkeiten
gemessen und die ermittelten Werte in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank
abgespeichert werden. Messungen erfolgen zweckmäßig bei der normalen Betriebsleistung
des Gebläses,
einer reduzierten Betriebsleistung des Gebläses, die einer gerade noch
zulässigen
Gebläseleistung
und damit einer unteren Alarmgrenze entspricht, sowie gegebenenfalls
einer oberen Alarmgrenze, das heißt, einer für den sicheren Betrieb gerade
noch zulässigen
maximalen, über
die normale Gebläseleistung
hinausgehenden Gebläseleistung. Die
für die
jeweiligen Gebläseleistungen
ermittelten Strömungsgeschwindigkeiten
entsprechen damit der Strömungsgeschwindigkeit
für den
Normalbetrieb des Gebläses,
der Strömungsgeschwindigkeit
bei der unteren Alarmgrenze sowie der Strömungsgeschwindigkeit bei der
oberen Alarmgrenze und zwar jeweils für die Umgebungsbedingungen
am Messort, also üblicherweise
im Werk des Herstellers.
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Bei
dem Anfangs-Grenzwert kann es sich um die gleiche Art von Werten
handeln wie bei dem Anfangs-Sollwert. Es können also mit dem Messmittel der
Sicherheitswerkbank unmittelbar messbare Werte sein wie eine Strömungsgeschwindigkeit
oder Druckdifferenz, oder es kann sich um nicht unmittelbar mit
dem Messmittel messbare Werte handeln wie die Gebläseleistung.
Erneut handelt es sich bei dem mindestens einen Anfangs-Grenzwert
um einen herstellerseitig vorgegebenen Wert, der für eine Strömungsgeschwindigkeit
für einen
vom Normalbetrieb des Gebläses
abweichenden Betrieb repräsentativ ist,
jedoch die Umgebungsbedingungen am Arbeitsort der Sicherheitswerkbank
noch nicht berücksichtigt.
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Bei
den Messmitteln zur Bestimmung von Anfangs-Sollwert und Anfangs-Grenzwert(en),
beispielsweise Anemometer oder Druckdosen, handelt es sich um grundsätzlich bekannte
Vorrichtungen, die bereits bisher in Sicherheitswerkbänke eingebaut wurden.
Diese Messmittel tragen in herkömmlichen Sicherheitswerkbänken üblicherweise
dazu bei, den Betrieb der Gebläse
während
des herkömmlichen Betriebs
der Sicherheitswerkbank zu überwachen. Eine
entsprechende Sicherheitswerkbank ist beispielsweise in der
EP 1609541 A2 der
Anmelderin beschrieben. In der vorliegenden Erfindung dient das Messmittel
jedoch dazu, die vorgegebenen Soll- und Grenzwerte unter Berücksichtigung
der geänderten Umgebungsbedingungen
automatisch neu zu justieren. Dies schließt allerdings nicht aus, dass
die Messmittel während
des regulären
Betriebs der Sicherheitswerkbank nach Abschluss der Kalibrierung zusätzlich der Überwachung
der Geräteparameter während des
Betriebs dienen.
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In
welcher Weise die Kalibrierung durchgeführt wird, hängt maßgeblich davon ab, wie die
Anfangs-Soll- und Grenzwerte vorgegeben sind. Handelt es sich um
nicht unmittelbar mit dem Messmittel messbare Werte, die beispielsweise
die Strömungsgeschwindigkeit über die
Gebläseleistung
definieren, wird, zur Kalibrierung, die Gebläseleistung eingestellt und
für diese
Gebläseleistung
ein messbarer Wert gemessen und als korrigierter Wert, der nun die
Umgebungsbedingungen des Arbeitsorts berücksichtigt, abgespeichert.
Unmittelbar als messbare Werte hinterlegte Grenzwerte können auch
rechnerisch korrigiert werden, ohne dass für jeden der hinterlegten Werte
eine Messung am Arbeitsort erfolgen muss.
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Entsprechend
erfolgt in Variante A) die Kalibrierung, indem zunächst eine
Korrektur des Anfangs-Sollwerts für das mindestens eine Gebläse der Sicherheitswerkbank
erfolgt. Dazu steuert die Gerätesteuereinheit
dieses Gebläses
so an, dass es eine zeitlang bei normaler Leistung Luft durch die
Sicherheitswerkbank fördert.
Unter normaler Leistung des Gebläses
soll hier diejenige Leistung verstanden werden, mit welcher das
Gebläse
bei Normalbetrieb der Sicherheitswerkbank arbeitet. Dies ist die
Förderleistung
des Gebläses,
welche werksseitig vorgegeben ist und welche dem in der Speichereinheit
hinterlegten Anfangs-Sollwert entspricht. Würde die Sicherheitswerkbank
also unter exakt den gleichen Bedingungen betrieben wie bei Festlegung
des Anfangs-Sollwertes,
müsste
sich auch am neuen Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank als vom
Messmittel ermittelter Ist-Messwert der Anfangs-Sollwert einstellen.
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Üblicherweise
wird der von dem Messmittel während
des Kalibrierungsvorgangs ermittelte Ist-Messwert jedoch von dem
in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert abweichen.
Dies kann, wie eingangs erwähnt,
beispielsweise an einem gegenüber
dem Herstellungsort der Sicherheitswerkbank geänderten barometrischen Druck
liegen oder an einem geänderten
Messverhalten des verwendeten Messmittels. Der tatsächlich vom
Messmittel ermittelte Ist-Messwert
bei normaler Leistung des Gebläses
wird nun in der Auswertungseinheit der Sicherheitswerkbank mit dem
in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert verglichen.
Wird dabei eine Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert
festgestellt, wird der auf den Anfangs-Sollwert bezogene und ebenfalls
in der Speichereinheit abgespeicherte mindestens eine Anfangs-Grenzwert
entsprechend der festgestellten Abweichung zwischen Ist-Messwert
und Anfangs-Sollwert korrigiert. Der so erhaltene wenigstens eine
korrigierte Grenzwert wird nun in der Speichereinheit abgespeichert.
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Um
einen Vergleich zwischen Anfangs-Sollwert und Ist-Messwert durchführen zu
können,
werden zweckmäßig gleichartige
Werte verwendet. Beispielsweise werden also in beiden Fällen Druckdifferenzwerte
verwendet. Theoretisch wäre
es auch denkbar, nicht unmittelbar vergleichbare Werte zu verwenden
und den einen Wert vor dem Vergleich auf die Einheit des anderen
Wertes umzurechnen. Wegen des größeren Aufwands
ist dies jedoch nicht bevorzugt. Auch der mindestens eine in der
Speichereinheit hinterlegte Anfangs-Grenzwert ist zweckmäßig mit
Anfangs-Grenzwert und Ist-Messwert direkt vergleichbar, sodass eine
Korrektur unmittelbar erfolgen kann.
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Die
Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert wird zweckmäßig als
Differenz berechnet. Entsprechend wird der mindestens eine Anfangs-Grenzwert
dann entweder um den selben Betrag herauf- oder heruntergesetzt.
Liegt also beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit bei normaler
Gebläseleistung
am Betriebsort um den Wert x unterhalb des abgespeicherten Anfangs-Sollwerts
für diesen
Betriebszustand, wird vom Anfangs-Grenzwert der Wert x abge zogen.
Der wenigstens eine korrigierte Grenzwert kann grundsätzlich in
der Weise, wie er aus der Korrekturberechnung erhalten wurde, im
an die Kalibrierung anschließenden
regulären
Betrieb der Sicherheitswerkbank weiter verwendet werden. Beispielsweise
kann der korrigierte Grenzwert unmittelbar als Wert, der eine bestimmte
Strömungsgeschwindigkeit
repräsentiert,
abgespeichert werden. Dies kann entweder unmittelbar ein Strömungsgeschwindigkeitswert
sein oder ein mit diesem Wert korrelierender Wert wie beispielsweise
die schon erwähnte
Druckdifferenz über
das Gebläse.
Der so erhaltene korrigierte Grenzwert kann dann als solcher als
eine der Alarmgrenzen dienen, bei deren Überschreitung ein sicherer
Betrieb der Sicherheitswerkbank nicht mehr gewährleistet ist. Dieser korrigierte Grenzwert
ersetzt dann also unmittelbar den in der Speichereinheit werksseitig
abgespeicherten Grenzwert für
die Festlegung einer Alarmgrenze.
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Der
mindestens eine Grenzwert kann in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank
jedoch auch in einer Form abgespeichert sein, in der er nicht unmittelbar
einer vom Messmittel messbaren Größe entspricht. Beispielsweise
kann der mindestens eine Grenzwert als prozentuale Abweichung von
der mit dem Anfangs-Sollwert korrelierenden normalen Gebläseleistung
festgelegt sein. Konkret können
beispielsweise Grenzwerte auf ±20
% gegenüber
der normalen Gebläseleistung
als Alarmgrenzen in der Speichereinheit hinterlegt sein. Auch eine
Angabe, die sich auf einen Bruchteil der maximal möglichen Gebläseleistung
bezieht, ist möglich.
Die Anfangs-Grenzwerte
können
dann beispielsweise bestimmten Gebläsedrehzahlen oder einem bestimmten
Stromverbrauch des Gebläses
entsprechen. Diese Anfangs-Grenzwerte liefern keine unmittelbar
als Alarmgrenzen während
des normalen Betriebs der Sicherheitswerkbank nachmessbare und kontrollierbare
Grenzwerte. Entsprechend können
sie auch nicht – wie
in Variante A) – direkt
korrigiert werden. Entsprechend wird daher in Variante B) ein dem
Anfangs-Grenzwert entsprechender Ist-Grenzmesswert ermittelt, der
für eine
zum Messzeitpunkt vom Gebläse
erzielte Strömungsgeschwindigkeit
repräsentativ ist
und damit die Umgebungsbedingungen der Sicherheitswerkbank am Aufstellungsort
berücksichtigt.
Der Unterschied zur Variante A), bei der ein Istmesswert für den Normalbetrieb
des Gebläses
ermittelt wird, wird also in B) ein Messwert ermittelt, der einer
Gebläseleistung
außerhalb
des Normalbetriebs, nämlich
an dem mindestens einen Anfangs-Grenzwert, entspricht. Man könnte deshalb
Variante A) als "Normalbetriebskorrektur" und Variante B)
als "Grenzbetriebskorrektur" bezeichnen.
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Konkret
wird in Variante B) also das Gebläse zunächst auf eine Leistung reduziert,
die einer durch einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert festgelegten
Gebläseleistung
entspricht. Dies kann beispielsweise ein prozentualer Anteil der
maximalen Gebläseleistung
sein. Für
diese reduzierte Gebläseleistung
wird nun ein für
die Strömungsgeschwindigkeit
repräsentativer
Wert bestimmt. Der so erhaltene Wert, sei es die Strömungsgeschwindigkeit
unmittelbar oder ein für
die Strömungsgeschwindigkeit
repräsentativer
anderer Messwert, wird in der Speichereinheit abgespeichert. Dieser
korrigierte Grenzwert kann im normalen Betrieb der Sicherheitswerkbank als
Vergleichswert dienen, mit dem die während des aktuellen Betriebs
gemessene Strömungsgeschwindigkeit
(oder erneut ein entsprechender Wert) verglichen wird. Weicht die
tatsächlich
gemessene Strömungsgeschwindigkeit über den
für die
Alarmgrenze festgelegten Strömungsgeschwindigkeitswert
hinaus aus dem für
den sicheren Betrieb festgelegten Bereich ab, wird beispielsweise
ein Alarm ausgelöst.
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In
Variante B) ist es nicht unbedingt erforderlich eine "Normalbetriebskorrektur", also eine Korrektur
des Anfangs-Sollwerts, durchzuführen,
wenn die Alarmgrenzen durch einen oberen und einen unteren Grenzwert
festgelegt sind und nicht durch einen Strömungsgeschwindigkeitswert bei
normaler Gebläseleistung.
Auch in einem solchen Fall ist es aber möglich und im Allgemeinen sinnvoll,
eine Korrektur des Anfangs-Sollwertes vorzunehmen und für die normale
Gebläseleistung
einen Ist-Messwert zu bestimmen, wie dies in Variante A beschrieben
wurde.
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Durch
das beschriebene Vorgehen ist nun in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank
für ein Gebläse wenigstens
ein korrigierter Grenzwert hinterlegt, der den geänderten
Umgebungsbedingungen der Sicherheitswerkbank Rechnung trägt. Sind
für einen
in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert mehrere
Anfangs-Grenzwerte definiert, erfolgt eine Korrektur der hinterlegten
Anfangs-Grenzwerte für
alle diese Werte.
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Weist
die Sicherheitswerkbank mehr als ein Gebläse auf, werden die oben beschriebenen
Schritte für
jedes der Gebläse
gesondert und nacheinander ausgeführt, bis für jedes der Gebläse korrigierte
Werte vorliegen. Bei den verschiedenen Gebläsen kann es sich beispielsweise
um ein Abluftgebläse
und ein Umluftgebläse
handeln, wie sie auch bislang in Sicherheitswerkbänken des
Standes der Technik verwendet wurden. Das Abluftgebläse befördert einen Teil
des Luftstroms aus der Sicherheitswerkbank heraus und führt ihn,
nachdem er einen Filter durchlaufen hat, der Außenluft wieder zu. Da das Abluftvolumen
proportional zum angesaugten Volumen ist, bestimmt das Abluftgebläse auch
die Luftströmung,
die durch die Arbeitsöffnung
in die Sicherheitswerkbank hinein gelangt. Das Abluftgebläse ist damit
hauptsächlich
für den
Personenschutz und den Schutz der Umgebung der Sicherheitswerkbank
vor Kontamination verantwortlich. Mit dem Umluftgebläse wird
innerhalb der Werkbank ein Luftstrom von oben nach unten in den
Arbeitsraum geführt.
Dieser so genannte Downflow umspült
die auf der Arbeitsplatte befindlichen Gegenstände und dient damit hauptsächlich dem
Produktschutz und der Verhinderung von Kreuzkontaminationen.
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Üblicherweise
werden etwa 70 % des aus dem Arbeitsinnenraum angesaugten Gesamtluftstroms
als Umluftstrom wieder in den Arbeitsinnenraum geführt, während die
restlichen etwa 30 % als Abluftstrom an die Raumluft bzw. an aus
dem Raum herausführende
Abluftsysteme abgegeben werden. Entsprechend der unterschiedlichen
Funktion der Gebläse
können
sowohl unterschiedliche Gebläseleistungen
für den
Normalbetrieb und entsprechend unterschiedliche Anfangs-Sollwerte vorgegeben
werden als auch unterschiedliche Alarmgrenzen. Beispielsweise können die
Alarmgrenzen für
das Abluftgebläse
enger gezogen sein als diejenigen für das Umluftgebläse, da dem
Schutz des Benutzers und der Umgebung der Sicherheitswerkbank grundsätzlich eine
höhere
Priorität
zukommt als dem Schutz der Produkte innerhalb der Sicherheitswerkbank. Beispielsweise
können
für das
Umluftgebläse
Abweichungen von ±20
% der Gebläseleistung
im Normalbetrieb vorgesehen sein, während für das Abluftgebläse nur Abweichungsgrenzen
von ±10
% zugelassen sind. Häufig
ist für
das Abluftgebläse
auch nur eine untere Alarmgrenze für eine verringerte Gebläseleistung
vorgesehen, während
höhere
Leistungen als unschädlich
angesehen werden. In einigen Ländern
sind die Alarmgrenzen auch gesetzlich vorgeschrieben und werden
dann entsprechend diesen Vorgaben eingestellt.
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Die
erfindungsgemäße Kalibrierroutine
wird zweckmäßig ausgeführt, bevor
die Sicherheitswerkbank das erste Mal an einem neuen Aufstellungsort in
Betrieb genommen wird. Das Kalibrierungsverfahren kann zum Beispiel
von Hand gestartet werden. Vorzugsweise wird das Verfahren aber
automatisch gestartet, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die
Sicherheitswerkbank ohne Servicepersonal in Betrieb genommen wird.
Zweckmäßig wird
dafür vor Beginn
des Kalibrierungsverfahrens eine Abfrage durchlaufen, die in der
Software der Gerätesteuereinheit
hinterlegt ist. Die Abfrage überprüft, ob für die Sicherheitswerkbank
bereits ein Kalibrierungsverfahren durchgeführt wurde. Hierfür ist in
der Software werksseitig eine Information abgespeichert, ob dies der
Fall ist oder nicht. Beispielsweise ist in der Software ein Schalter
vorhanden, der werksseitig auf 0 gestellt ist. 0 bedeutet dabei,
dass bisher noch keine Kalibrierung durchgeführt wurde. Sobald die Sicherheitswerkbank
das erste Mal mit Spannung versorgt wird, startet die Gerätesteuereinheit
das Abfrageprogramm, das wiederum den Kalibrierungsvorgang startet,
wenn festgestellt wurde, dass der Schalter in der Software auf 0
steht. Nach Durchlaufen des Kalibrierungsverfahrens wird der Schalter
in der Software dann auf 1 gestellt, so dass beim nächsten Anschalten
der Sicherheitswerkbank keine Kalibrierung mehr durchgeführt wird.
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Zusätzlich zu
der Kalibrierung bei der ersten Inbetriebnahme der Sicherheitswerkbank
kann es sinnvoll sein, den Kalibrierungsvorgang auch nach längerer Betriebszeit
der Sicherheitswerkbank erneut durchzuführen. Sinnvoll ist beispielsweise
eine erneute Kalibrierung der Gebläse nach einem Filterwechsel
oder nach sonstigen die Gebläseleistung oder
die Strömungsgeschwindigkeit
beeinflussenden Reparaturen. Um eine erneute Kalibrierung zu starten,
kann der Schalter in der Software der Sicherheitswerkbank von einem
Servicefachmann von 1 auf 0 zurückgestellt
werden. Beim erneuten Anschalten der Sicherheitswerkbank läuft dann,
nachdem die Abfrage in der Software ergeben hat, dass eine Kalibrierung
gestartet werden soll, dass Kalibrierungsverfahren erneut an.
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Um
fehlerhafte Kalibrierungen zu vermeiden, ist es bevorzugt, vor dem
Festlegen korrigierter Grenzwerte zu überprüfen, ob das zu kalibrierende Gebläse überhaupt
mit einer akzeptablen Leistung arbeitet oder sonstige Fehler in
der Sicherheitswerkbank vorliegen. Das Gebläse könnte beispielsweise während des
Transports beschädigt
worden sein und nur noch eine unzureichende Förderleistung aufweisen. Um
dies auszuschließen,
kann beispielsweise vor Beginn der Kalibrierung überprüft werden, ob die Gebläseleistung
in Ordnung ist. Konkret wird beispielsweise überprüft, ob der Stromverbrauch und/oder
die Drehzahl des Gebläses
in einem vorgegebenen Sollwertebereich liegen. Zusätzlich oder
alternativ hierzu kann überprüft werden,
ob die zu Beginn des Kalibrierungsvorgangs gemessene Strömungsgeschwindigkeit,
welche das Gebläse
erzielt, um mehr als einen zuvor definierten und in der Speichereinheit
hinterlegten Abweichungsbereich von dem werksseitig hinterlegten
und abgespeicherten Anfangs-Sollwert abweicht. Derartige nicht akzeptable
Abweichungen können
nicht nur durch eine Beschädigung
des Gebläses
hervorgerufen sein, sondern beispielsweise auch darauf beruhen,
dass Transportabdeckungen vor Filtereinheiten, Lüftungsöffnungen oder ähnlichem
in der Sicherheitswerkbank vor Inbetriebnahme nicht entfernt wurden
und so die Luftströmung
innerhalb der Sicherheitswerkbank behindern. Um zu verhindern, dass
in einem solchen fehlerhaften Zustand der Sicherheitswerkbank eine
Kalibrierung durchgeführt
wird, erfolgt zweckmäßig die
Vorabkontrolle der Gebläseleistung und
der erzielten Strömungsgeschwindigkeit.
Wird eine nicht akzeptable Abweichung von den vorgegebenen Werten
festgestellt, kann entweder der Kalibrierungsvorgang sofort abgebrochen
werden, oder der Kalibrierungsvorgang wird wenigstens ein weiteres
Mal erneut gestartet, um zu überprüfen, ob
der Grund für
den Fehler inzwischen behoben wurde. Ist dies auch nach einer definierten
Anzahl neuer Versuche nicht der Fall, wird der Kalibrierungsvorgang
abgebrochen. Nach Abbruch der Kalibrierroutine kann eine entsprechende
Fehlermeldung, beispielsweise auf einem Display der Sicherheitswerkbank,
ausgegeben werden.
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Nach
erfolgter Kalibrierung ist sichergestellt, dass die Sicherheitswerkbank
auch an ihrem neuen Arbeitsort unter Zugrundelegung von auf den
Arbeitsort exakt abgestimmten Geräteparametern und Alarmgrenzen
arbeitet. Unbeabsichtigte Fehlalarme aufgrund falsch definierter
Alarm grenzen können
so verhindert werden. Außerdem
kann beim Inbetriebnehmen der Sicherheitswerkbank auf einen Servicefachmann
verzichtet werden. Ist doch ein Servicefachmann bei der Inbetriebnahme
anwesend, wird seine Arbeit entsprechend erleichtert und der Zeitaufwand
erheblich reduziert. Je nachdem, in welcher Weise die Kalibrierung
ausgeführt
wird, kann auch werksseitig Arbeit eingespart werden, da nicht mehr sämtliche
Parameterwerte bereits werksseitig eingemessen und abgespeichert
werden müssen.
Beispielsweise können
die den Alarmgrenzen entsprechenden Strömungsgeschwindigkeiten auch
erstmalig beim Benutzer der Sicherheitswerkbank am Arbeitsort vermessen
werden.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Diese Zeichnungen sind lediglich schematisch und dienen nur der
Erläuterung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf dieses Beispiel beschränkt wäre. in den
Zeichnungen zeigen schematisch:
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1:
eine erfindungsgemäße Sicherheitswerkbank
in perspektivischer Ansicht;
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2:
einen Querschnitt der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank und
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3:
ein Schaltbild der Gerätesteuerungseinrichtung
der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank
zur Durchführung
eines Kalibrierungsverfahrens.
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1 und 2 zeigen
eine erfindungsgemäße Sicherheitswerkbank
(1), die beispielsweise zur Bearbeitung mikrobiologischer
Kulturen eingesetzt werden kann. In ihrem Grundaufbau entspricht die
Sicherheitswerkbank (1) dem, was aus dem Stand der Technik
bekannt ist. Die Sicherheitswerkbank weist ein Gehäuse (2)
auf, welches einen Arbeitsinnenraum (3) umgibt. An der
Gehäusefrontseite (4)
ist eine verstellbare Frontscheibe (5) angeordnet, die
so gelagert ist, dass sie im Wesentlichen parallel zur Gehäusefrontseite
hoch und herunter verschoben werden kann. Durch Herunterschieben
der Frontscheibe (5) kann die auf der Gehäusefrontseite befindliche
Arbeitsöffnung
(6) verkleinert oder ganz verschlossen werden. Die Höhe der Arbeitsöffnung (6)
ergibt sich also aus dem Spalt zwischen der Unterseite der Frontscheibe
(5) und der Arbeitsraum-Bodenplatte
des Gehäuses
(2).
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In
der Sicherheitswerkbank (1) sind zwei Gebläse vorhanden,
nämlich
ein Abluftgebläse
(7), welches einen bestimmten Volumenanteil der im Inneren der
Sicherheitswerkbank (1) geförderten Luft (8) als Abluftstrom
(18) aus der Sicherheitswerkbank (1) herausfordert.
Die abgeführte
Abluft (18) wird durch Außenluft (19) ersetzt,
die durch die Arbeitsöffnung
(6) in den Arbeitsinnenraum (3) der Sicherheitswerkbank (1)
einströmt.
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Im
Inneren der Sicherheitswerkbank (1) wird die Luftströmung (8)
durch ein Umluftgebläse
(16) gefördert,
welches durch eine Öffnung
(20) in der Arbeitsplatte (21) und durch Kanäle, die
sich in einem Bereich unterhalb der Arbeitsplatte (21)
und hinter der den Arbeitsinnenraum (3) begrenzenden Rückwand (22)
befinden, transportierte Luft über
einen Filter (23) von oben nach unten in Richtung auf die
Arbeitsplatte (21) hin leitet.
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Damit
ein ausreichender Personen- und/oder Produktschutz in der Sicherheitswerkbank gewährleistet
ist, müssen
Umluft (8) und Abluft (18) von den entsprechenden
Gebläsen
mit der vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit
durch die Sicherheitswerkbank (1) befördert werden. Da die Strömungsgeschwindigkeiten
der Umluft (8) und Abluft (18) auch von den Umgebungsbedingungen
wie beispielsweise dem Luftdruck abhängen, muss sichergestellt werden,
dass die Strömungsgeschwindigkeiten
unabhängig
vom Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank (1) in den
vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichen liegen. Entsprechend müssen diese Grenzwerte
am Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank (1) neu eingestellt
werden. In der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank
(1) geschieht dies mit einem automatischen Kalibrierverfahren.
Der Ablauf soll nachfolgend beispielhaft anhand von 3 näher erläutert werden.
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Das
Kalibrierverfahren ist hier nur für das Abluftgebläse (7)
dargestellt. Für
das Umluftgebläse (16)
kann ein entsprechender Kalibriervorgang vor dem Kalibriervorgang
für das
Abluftgebläse
(7) oder anschließend
an diesen erfolgen. Beschrieben wird hier der Vorgang der ersten
Kalibrierung nach dem Aufstellen der Sicherheitswerkbank (1)
an ihrem neuen Arbeitsort. Das Kalibrierungsverfahren wird von der
Gerätesteuereinheit
(9) ausgeführt,
bei der es sich um eine bereits üblicherweise
in einer Sicherheitswerkbank vorhandene Steuereinheit handeln kann.
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Sobald
die Sicherheitswerkbank (1) an das lokale Stromnetz angeschlossen
und erstmalig mit Spannung beaufschlagt wird, startet in einem nicht näher dargestellten
Prozessor der Gerätesteuereinheit
(9) eine Abfrage, in der überprüft wird, ob für die Sicherheitswerkbank
(1) bereits ein Kalibrierungsverfahren durchgeführt wurde.
Die Antwort auf diese Abfrage ist in einem Softwareschalter kodiert,
der werksseitig auf 0 gestellt ist, was besagt, dass in diesem Fall
noch keine Kalibrierung stattgefunden hat. Aufgrund der erhaltenen
Antwort wird von der Gerätesteuereinheit
(9) die Kalibrierroutine gestartet. Dabei wird in einem
ersten Schritt durch ein in die Gerätesteuereinheit (9)
integriertes Mittel (10) zum Steuern des Abluftgebläses (7)
das Gebläse
gestartet und veranlasst, mit einer für den normalen Betrieb der
Sicherheitswerkbank (1) vorgegebenen Gebläseleistung
zu laufen. Beispielsweise ist die normale Gebläseleistung auf 70 % der maximal
möglichen
Gebläseleistung
eingestellt. Nachdem ein vorgegebener Zeitraum seit dem Starten
des Abluftgebläses
(7) verstrichen ist, wird mit Hilfe des Messmittels (13)
ermittelt, mit welcher Strömungsgeschwindigkeit
das Abluftgebläse
(7) Luft durch den Arbeits-Innenraum (3) der Sicherheitswerkbank
(1) fördert.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit
der vom Abluftgebläse
(7) geförderten
Luftmenge wird in der Weise bestimmt, dass eine Druckdifferenz gemessen wird,
die sich über
das Abluftgebläse
(7) aufbaut. Zur Messung dieser Druckdifferenz sind stromaufwärts des
Abluftgebläses
(7) und stromabwärts
des selben jeweils eine Druckdose (14) und (15)
angeordnet. Druckdose (14) misst den Druck stromaufwärts des Abluftgebläses (7),
die Druckdose (15) den Druck stromabwärts des Abluftgebläses (7).
Beide Druckdosen sind in einem geringen Abstand zum Abluftgebläse (7)
angeordnet. Die ermittelten Druckwerte werden von den Druckdosen
(14) und (15) an eine Auswertungseinheit (12) übermittelt,
die in der Gerätesteuereinheit
(9) angeordnet ist. In der Auswertungseinheit (12)
wird aus den übermittelten
Werten eine Druckdifferenz errechnet, welche an die Speichereinheit
(11) abgegeben und dort abgespeichert wird.
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In
einem nächsten
Schritt steuert das Mittel (10) zum Steuern des Abluftgebläses (7)
dieses so an, dass das Abluftgebläse (7) mit einer Leistung läuft, welche
dem vorgegebenen unteren Grenzwert der Gebläseleistung, d. h. der unteren
Alarmgrenze, entspricht. Die untere Alarmgrenze kann beispielsweise
auf eine Gebläseleistung
von 60 % der maximal möglichen
Gebläseleistung
festgelegt sein. Die Gebläseleistung
bei der unteren Alarmgrenze ist damit also um 10 % geringer als
bei Normalbetrieb des Gebläses.
Nachdem das Abluftgebläse
(7) eine zeitlang mit 60 % der maximal möglichen
Leistung gelaufen ist, werden von den Druckdosen (14) und
(15) erneut Druckwerte gemessen, und die ermittelten Messgrößen werden
an die Auswertungseinheit (12) übermittelt. Dort wird erneut
aus den beiden Werten eine Druckdifferenz errechnet. Diese Druckdifferenz ist
repräsentativ
für die
gerade noch zulässige
untere Strömungsgeschwindigkeit
des Abluftgebläses
(7). Dieser Wert wird als neue untere Alarmgrenze in der Speichereinheit
(11) abgespeichert.
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Falls
für das
Abluftgebläse
(7) auch ein oberer Grenzwert entsprechend einer oberen
Alarmgrenze für
die Gebläseleistung
hinterlegt ist, wird nun diese obere Alarmgrenze mit dem Abluftgebläse (7)
angefahren. Beispielsweise kann die maximal zulässige Leistung des Abluftgebläses (7)
auf 80 % der maximalen Gebläseleistung
festgesetzt sein. Die maximal zulässige Gebläseleistung beträgt damit
10 % mehr als die normale Leistung des Gebläses. Entsprechend steuert das
Mittel (10) zum Steuern des Abluftgebläses (7) für die Korrektur
der oberen Alarmgrenze nun das Abluftgebläse (7) so an, dass
es mit 80 % seiner maximalen Leistung betrieben wird. Nach Ablauf eines
vorgegebenen Zeitraums werden mit den Druckdosen (14) und
(15) erneut Druckwerte gemessen, diese werden in der Auswertungseinheit
(12) voneinander abgezogen, um die Druckdifferenz über das
Abluftgebläse
(7) zu ergeben, und der errechnete Wert wird als obere
Alarmgrenze in der Speichereinheit (11) hinterlegt.
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Nachdem
nun korrigierte Strömungsgeschwindigkeiten
in Form von Druckdifferenzwerten sowohl für den Normalbetrieb des Abluftgebläses (7) als
auch für
die Alarmgrenzen ermittelt wurden, innerhalb derer ein sicherer
Betrieb der Sicherheitswerkbank (1) gerade noch gewährleistet
ist, ist das Kalibrierungsverfahren abgeschlossen. Der in der Software
ursprünglich
auf 0 stehende Schalter wird nun automatisch auf 1 gestellt, so
dass das Kalibrierungsverfahren nicht noch einmal unbeabsichtigt
gestartet wird. Die Gerätesteuereinheit
(9) stellt nun die Geräteparameter
auf Normalbetrieb um. In der Sicherheitswerkbank (1) kann
nun auf übliche
Weise gearbeitet werden. Dabei ist sichergestellt, dass die festgelegten
Alarmgrenzen den Umgebungsparametern der Sicherheitswerkbank (1)
entsprechend richtig eingestellt sind. Es werden also nicht unbeabsichtigt
Fehlalarme ausgelöst,
obwohl sich die Sicherheitswerkbank (1) eigentlich noch
in einem sicheren Betrieb befindet, und umgekehrt wird aufgrund
falsch eingestellter Alarmgrenzen auch nicht versäumt, einen
Alarm auszulösen,
obwohl die Sicherheitswerkbank (1) bereits nicht mehr mit
hinreichenden Strömungsgeschwindigkeiten
betrieben wird.
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Zur Überprüfung der
Sicherheitswerkbank (1) ist in der Gerätesteuereinheit (9)
ein Sicherheitsüberwachungssystem
(17) integriert. Während
des normalen Arbeitsbetriebs der Sicherheitswerkbank (1)
werden kontinuierlich oder in festgelegten Abständen Strömungsgeschwindigkeitsmessungen durchgeführt. Dies
geschieht hier, wie schon während
des Kalibrierungsverfahrens, durch Ermittlung von Druckdifferenzwerten
für die
Gebläse
(7) und (16). Die aktuell während des Betriebs ermittelten Druckdifferenzdaten
werden nun mit den durch das Kalibrierungsverfahren korrigierten
Werten verglichen. Weicht ein für
eines der Gebläse
ermittelter Messwert aus dem von den entsprechenden Alarmgrenzen
definierten zulässigen
Bereich hinaus ab, wird vom Sicherheitsüberwachungssystem (17)
ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst. Die Alarmvorrichtung (24)
gibt ein Alarmsignal ab.
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In 3 sind
das Mittel (10) zum Steuern des Abluftgebläses (7),
die Speichereinheit (11), die Auswertungseinheit (12)
und das Sicherheitsüberwachungssystem
(17) alle in die Gerätesteuereinheit
(9) integriert. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft.
Die einzelnen Komponenten können
auch räumlich
getrennt voneinander in die Sicherheitswerkbank (1) eingebaut
sein. Auch ist es möglich,
dass verschiedene Steuer-, Auswertungs- oder Speicherfunktionen
von ein und derselben Vorrichtung übernommen werden, obwohl hier
getrennte Komponenten für
diesen Zweck eingezeichnet sind. Üblicherweise sind die benötigten Mittel
in herkömmlichen
Systemen von Sicherheitswerkbänken
ohnehin bereits vorhanden, so dass keine zusätzlichen Komponenten benötigt werden,
sondern diese lediglich zusätzliche Funktionalitäten erhalten
müssen.
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Abschließend soll
zu dem vorstehend beschriebenen Kalibrierungsverfahren eine vereinfachte
Variante dargestellt werden, die ebenfalls mit der schematisch in 3 dargestellten
Steuereinheit durchgeführt
werden kann. Die ersten Schritte des Kalibrierungsverfahrens sind
dabei mit dem vorangegangenen Verfahren identisch. Bis zur Ermittlung
einer Druckdifferenz für
das Abluftgebläse
(7) bei normaler Gebläseleistung
(hier also 70 % der maximalen Gebläseleistung) stimmen die Kalibrierungsverfahren überein.
Aus dem Messvorgang bei normaler Gebläseleistung wird also eine Druckdifferenz
erhalten, die einer Strömungsgeschwindigkeit
am Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank (1) entspricht.
Dieser Druckdifferenzwert wird nun in der Auswertungseinheit (12)
mit einem in der Speichereinheit (11) hinterlegten Druckdifferenzwert
für das
Gebläse
bei Normalleistung verglichen, der der Gebläseleistung am Herstellungsort
der Sicherheitswerkbank (1) entspricht. Beispielsweise
betrug die Druckdifferenz für das
Abluftgebläse
(7) am Herstellungsort der Sicherheitswerkbank (1)
50 Pa. Die am Arbeitsort der Sicherheitswerkbank (1) während des
Kalibriervorgangs gemessene Druckdifferenz für das Abluftgebläse (7)
bei Normalbetrieb beträgt
beispielsweise 40 Pa. In der Auswertungseinheit (12) wird
nun die Differenz zwischen beiden Druckdifferenzwerten ermittelt.
Dabei ergibt sich 50 Pa – 40
Pa = 10 Pa. Dieser Wert wird in der Speichereinheit (11)
abgespeichert. In der Speichereinheit (11) sind außerdem Druckdifferenzwerte
für das
Abluftgebläse
(7) abgespeichert, welche am Herstellungsort für das Abluftgebläse (7) bei
der oberen und der unteren Alarmgrenze ermittelt wurden. Beispielsweise
wurde für
das Abluftgebläse (7)
bei reduzierter Leistung, welche der unteren Alarmgrenze entspricht,
eine Druckdifferenz von 35 Pa ermittelt. Von diesem Wert wird nun
der ermittelte Differenzwert von 10 Pa abgezogen. Damit ergibt sich
ein korrigierter Druckdifferenzwert für die untere Alarmgrenze des
Abluftgebläses
(7) am aktuellen Aufstellungsort von 25 Pa. Dieser ermittelte
korrigierte Druckdifferenzwert für
die untere Alarmgrenze wird in der Speichereinheit (11)
abgespeichert und als neue untere Alarmgrenze bei der Sicherheitsüberwachung
durch die Sicherheitsüberwachungseinheit (17)
während
des regulären
Betriebs der Sicherheitswerkbank verwendet. In gleicher Weise wird
für die obere
Alarmgrenze vorgegangen. Auch der werksseitig für die obere Alarmgrenze abgespeicherte Druckdifferenzwert
wird also um 10 Pa nach unten korrigiert, abgespeichert und als
neuer Grenzwert (obere Alarmgrenze) im Sicherheitsüberwachungssystem
(17) der Sicherheitswerkbank (1) während des
regulären
Betriebs verwendet. In dieser Kalibrie rungsverfahrensvariante werden
die oberen und unteren Alarmgrenzen also nicht mehr aktiv angefahren und
erneut vermessen, sondern es wird nur noch eine Messung bei normaler
Gebläseleistung
durchgeführt
und aufgrund der ermittelten Abweichung eine Korrektur der oberen
und unteren Alarmgrenzen vorgenommen. Der Abschluss des Kalibrierungsverfahrens
entspricht wiederum dem eingangs beschriebenen Verfahren.
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Das
beschriebene Kalibrierungsverfahren kann nicht nur automatisch bei
der ersten Inbetriebnahme der Sicherheitswerkbank (1) gestartet
werden. Es ist ebenfalls möglich
und sinnvoll, erneute Kalibrierungen der Alarmgrenzen vorzunehmen, wenn
an der Sicherheitswerkbank (1) Reparaturarbeiten ausgeführt wurden.
Dies gilt insbesondere für Reparaturarbeiten,
welche die Strömungsgeschwindigkeit
innerhalb der Sicherheitswerkbank (1) beeinflussen können. Beispielhaft
kann hier der Austausch von Filtern, der Austausch oder die Reparatur
von Gebläsen
genannt werden. Um den Kalibrierungsvorgang zu starten, wird der
in der Software eingestellte Schalter, der nach Inbetriebnahme der
Sicherheitswerkbank (1) und erstmaliger Kalibrierung auf
1 steht, wieder auf 0 zurückgestellt,
so dass die Kalibrierroutine starten kann. Grundsätzlich ist
es selbstverständlich
auch möglich,
dass die Kalibrierroutine nicht automatisch startet, sondern immer
von Hand gestartet werden muss. Falls gewünscht, können hierfür Berechtigungen vergeben werden,
so dass nur berechtigte Personen eine Kalibrierung durchführen können.