DE102009017858A1

DE102009017858A1 - Filtersteuerung mit Reststaubgehaltanzeige

Info

Publication number: DE102009017858A1
Application number: DE102009017858A
Authority: DE
Inventors: Oliver Frieters
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-04-18
Also published as: DE102009017858B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtersteuerung für Entstaubungsanlagen mit Luft-Rückführung. Dabei dürfen Maximalwerte des Staubgehaltes in der Rückluft nicht überschritten werden. Die Filtersteuerung umfasst deshalb eine Reststaubgehaltsanzeige, die den Partikel-pro-Zeit-Wert und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft stromabwärts der Filter als Berechnungsparameter für den Reststaubgehalt enthält und damit automatische Staubmengen pro Volumeneinheit der Luft ermittelt.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Filtersteuerung für Entstaubungsanlagen, gegebenenfalls mit Luft-Rückführung, und Reststaubmessung (im Folgenden kurz „ELR” genannt) sowie ein Steuerungsverfahren hierfür.
II. Technischer Hintergrund
Entstaubungsanlagen sind in der Industrie in großer Anzahl notwendig, um an Maschinen und Anlagen anfallende und durch Chemikalien oder Staub verunreinigte Luft am Entstehungsort abzusaugen, damit eine Gesundheitsgefährdung der dort arbeitenden Mitarbeiter vermieden wird. Solcherart verunreinigte Luft wird über Leitungen, die an jeder Maschine oder Arbeitsstation beginnen, zunächst meist einer oder mehreren Hauptleitungen zugeführt, durch die hindurch mittels eines Absaugventilators die Luft durch einen oder mehrere Filter gesaugt wird, um danach wieder im gereinigten Zustand den Betriebsräumen zugeführt zu werden, was aus Gründen der Energieeffizienz notwendig ist, da sonst die Raumheizung in den abgesaugten Räumen extrem teuer wäre.
Die rückgeführte Luft darf jedoch einen Höchstgehalt an Verunreinigungen, z. B. an Staub pro Volumeneinheit gemäß DIN 12779, nicht überschreiten, so dass eine Steuerung zum automatischen Betrieb der Entstaubungsanlage und insbesondere deren Filteranlage in Abhängigkeit von der Anzahl der aktuell in Betrieb be findlichen Absaugstellen u. a. diese Reststaubbelastung messen und ansonsten die Anlage so energieeffizient wie möglich steuern muss.
Eine solche Entstaubungsanlage besitzt als mechanische Hauptkomponenten auf der einen Seite die Absaugventilatoren, die gesteuert werden müssen hinsichtlich des Einschaltzeitpunktes, gegebenenfalls auch der Drehzahl, und vor allem bei mehreren vorhanden Absauventilatoren hinsichtlich der Zuschaltung weiterer Absaugventilatoren je nach Bedarf an Absaugleistung, und der Filteranlage, die gesteuert werden muss im Hinblick auf automatische Reinigung der Filterkartuschen, Ersatz der Filterkartuschen bei Beschädigung oder Zerstörung.
Wenn die gesamte Entstaubungsanlage als Komplettanlage von einem Hersteller geliefert wird, sind diese beiden Steuerungen häufig in einer Steuerung vereint.
Nicht selten jedoch wird die Filtersteuerung von einem separaten Hersteller zugekauft, beispielsweise als Komponente für eine komplexe Entstaubungsanlage oder weil die Entstaubungsanlage nur eine Ventilatorensteuerung serienmäßig enthielt oder überhaupt keine wirkliche Steuerung, sondern lediglich Handschaltung vorgesehen war, oder weil die ursprünglich für die Filter vorgesehene Handbedienung sich als nicht sinnvoll erwies und eine Filtersteuerung nachgerüstet werden soll, und/oder umfasst dann nur eine Steuerung für den Reinigungsvorgang des Filters.
Weiterhin gibt es Fälle, bei denen weder die Absaugventilatoren, noch die Filter und deren Reinigung gesteuert werden, aber dennoch eine Überwachung des Reststaubgehaltes in der Rückluft durchgeführt werden soll und somit eine Reststaubmesseinheit benötigt wird, ohne dass eine Ventilatorensteuerung oder Filtersteuerung oder Gesamtsteuerung vorhanden ist.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass die Messung der zulässigen Anzahl von Staubpartikeln in der Rückluft bisher nicht genau genug durchgeführt werden konnte, da ein Partikelsensor nur einen Teilbereich des Kanalquerschnittes abdeckt und des Weiteren die Anzahl der auf dem Partikelsensor auftreffenden Par tikel pro Zeiteinheit keinen definierten Rückschluss auf die enthaltene Partikelanzahl pro Volumeneinheit zulässt, da dies durch die konkret vorliegende Strömungsgeschwindigkeit der Luft eine direkte Korrelation verhindert.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Reststaubmessung, insbesondere im Rahmen einer Filtersteuerung, sowie ein Verfahren zum Steuern einer Filteranlage zu Verfügung zu stellen, die möglichst nahe an das Ergebnis einer Gesamtsteuerung einer Entstaubungsanlage mit einer ersten Steuerung betreffend den Reststaubgehalt und einer zweiten Steuerung betreffend die Reinigung des Filters herankommt.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 3 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Indem die Filtersteuerung eine Messeinheit und Anzeige für den Reststaubgehalt der Rückluft enthält oder eine solche Reststaubmesseinheit samt Anzeige separat und ohne Filtersteuerung vorhanden ist, werden allein durch eine solche Filtersteuerung bzw. separate Reststaubmesseinheit bereits die gesetzlichen Vorgaben zur Einhaltung und Kontrolle des Reststaubgehaltes der Rückluft erfüllt, ohne dass zum einen eine integrierte Gesamtsteuerung der Entstaubungsanlage hierfür notwendig ist, oder überhaupt auch nur eine separate Ventilatorensteuerung, also auch für den Fall, dass die Entstaubungsanlage nur einen einzigen Ventilator umfasst, der lediglich ein- und ausgeschaltet werden kann.
Hierfür erhält die Filtersteuerung über einen dafür vorhandenen Signaleingang entweder ein Signal für den Wert des Reststaubgehaltes, oder für die einzelnen Berechnungsparameter, aus denen der Reststaubgehalt berechnet wird, sowie die notwendige Recheneinheit.
Dies ist zum einen der sogenannte Partikel-pro-Zeit-Wert, der meist mittels eines quer in den Rückluftkanal, also hinter den Filtern, hineinragenden stabförmigen Partikelsensor automatisch ermittelt wird, also wieviele Partikel auf diesen Partikelsensor innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit auftreffen bzw. nahe genug herankommen, um registriert zu werden.
Um das Signal des Partikelsensors wahlweise für die erfindungsgemäße Filtersteuerung oder eine Komplettsteuerung der Entstaubungsanlage verwertbar zu machen, wird ein umschaltbarer Signalwandler mit dem Ausgang des Partikelsensors verbunden, der je nach Schalterstellung ein Ausgangssignal zwischen 0 Volt und 10 Volt für die Filtersteuerung oder ein andersartiges Signal für die Komplettsteuerung abgibt.
Da der Partikelsensor nur einen Teil des Querschnittes dieses Rückluftkanals abdeckt und zusätzlich die durch den Rückluftkanal pro Zeiteinheit hindurchströmende Luftmenge abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit variiert, ist der zweite notwendige Berechnungsparameter die Strömungsgeschwindigkeit der Luft möglichst an dieser Stelle des Partikelsensors.
Diese wird jedoch in der Regel nicht gemessen – was jedoch eine Möglichkeit wäre – sondern wird automatisch berechnet aus der Kenntnis der momentan offenen Zufuhrkanäle und deren Querschnittsfläche in Relation zum Querschnitt des Rückluftkanals.
Die Querschnitte der einzelnen Zufuhrkanäle und ebenso des Rückluftkanals werden einmalig zu Beginn in die Berechnungseinheit für den Reststaubgehalt – die sich in diesem Fall in der Filtersteuerung selbst befindet – manuell eingegeben.
Die Tatsache der Offenstellung und – sofern dort vorher eingegeben – des Querschnittes einzelner Zufuhrkanäle von den Maschinen wird von den an den Maschinen montierten – vorzugsweise als Zwischenstecker in der Stromzuführung der Maschine ausgestalteten – Sperrschieber-Steuerungen an die Filtersteuerung gemeldet, und zwar vorzugsweise drahtlos per Funk, ersatzweise auch kabelgeführt.
Diese Sperrschieber-Steuerungen an jeder Maschine bewirken, dass bei Einschalten des Antriebes der Maschine automatisch auch der zugehörige Sperrschieber den zugehörigen Zufuhrkanal öffnet und bei Abschalten der Maschine – vorzugsweise zeitversetzt danach – wieder schließt.
Somit umfasst für den Fall, dass die Filtersteuerung den Reststaubgehalt in der Rückluft selbst berechnet, die Filtersteuerung einen Signaleingang für den vom Partikelsensor gemeldeten Partikel-pro-Zeit-Wert und mindestens einen Signaleingang für die Signale der einzelnen Schiebersteuerungen von den einzelnen Maschinen, ob die Sperrschieber dieser Maschinen jeweils offen oder geschlossen sind, also abgesaugt wird oder nicht.
Da sich die zu steuernde Filteranlage häufig weit entfernt vom Standort, meist einem Büro, der dafür verantwortlichen Person befindet, ist die Filtersteuerung vorzugsweise über ein langes Verbindungskabel oder drahtlos, z. B. per Funk, mit dem Filter verbunden und an einem für den Verantwortlichen geeigneten Ort montiert.
Dadurch hat er die Bedien- und Anzeigeeinheit der Filtersteuerung jederzeit im Griffbereich, kann also den Zustand des Filters jederzeit erkennen und durch Eingaben auch manuell beeinflussen, im Gegensatz gerade zu mobilen Entstaubungsanlagen, bei dem die Bedien- und Anzeigeeinheit in deren Gehäuse angeordnet ist, und dieses meist in schlecht zugänglichen Abstellbereichen steht.
Zu diesem Zweck besitzt die Filtersteuerung, also insbesondere deren Bedien- und Anzeigeeinheit, zum einen eine Füllstandsanzeige, die den Füllstand des Auf fangbehälters für Staub unter dem Filter anzeigt, so dass der Bediener rechtzeitig eine Entleerung veranlassen kann.
Des Weiteren ist eine Differenzdruckanzeige vorhanden, die den Druck vor und nach dem Filter in der strömenden Luft misst, da dieser daraus berechnete Differenzdruck ein Maß für die Durchlässigkeit des Filters ist.
Bei zu geringer Durchlässigkeit, also zu starker Zusetzung des Filters, wird von der Filtersteuerung bei einem vorgegebenen Grenzwert des Differenzdruckes automatisch eine Filterreinigung – oder einfach aufgrund einer simplen Zeitsteuerung – durchgeführt, die je nach installiertem System durch in Gangsetzen von Rüttelmotoren an den Filtern und/oder die druckluftbetriebenen, auf die Filter gerichteten Reinigungsdüsen oder ähnlichem bestehen. Durch eine entsprechende Bedientaste kann dies auch manuell veranlasst werden.
Des Weiteren ist eine Temperaturüberwachung des Filters vorhanden, in dem ein installierter Temperatursensor die Temperatur misst und an die Filtersteuerung meldet, was besonders bei organischem Material notwendig ist, um eine Selbstentzündung oder Entzündung aufgrund von Funkenflug zu vermeiden.
Ebenso kann eine Funkenüberwachung, insbesondere mit Funkenzähler vorhanden sein, wobei der die Funken im Luftstrom stromaufwärts der Filter meldende Funkendetektor meist Bestandteil einer Funkenlöschvorrichtung ist.
Bei direktem Anschluss des Funkendetektors an die Filtersteuerung muss ein Signalwandler zwischengesetzt werden, um das Signal in eine für die Filtersteuerung akzeptierte Form zu bringen.
Dabei sind in einem der Zuluftkanäle, vorzugsweise im Hauptkanal, an einer definierten Stelle ein oder redundant mehrere Funkendetektoren angeordnet, und stromabwärts davon Löschdüsen, die ein Löschmittel in den Kanalquerschnitt einspritzen, um die Funken zu löschen.
Die Ansteuerung der Löschdüsen zeitversetzt zur Detektion eines Funkens an der Stelle des Detektors erfolgt von der Steuerung unter Berücksichtigung der momentanen Strömungsgeschwindigkeit im Kanal, die beispielsweise auch für die Berechnung des Reststaubes benötigt wird oder separat bestimmt werden muss.
Des Weiteren kann der Volumenstrom durch den Filter detektiert und angezeigt werden und ebenso die Betriebsstunden der angeschlossenen Maschine.
Um die Filtersteuerung jederzeit und intuitiv bedienen zu können, ist insbesondere die Frontfläche der Bedien- und Anzeigeeinheit der Filtersteuerung wesentlich größer ausgebildet, als sie zur Unterbringung der Bedien- und Anzeigeelemente benötigt wird, so dass unmittelbar neben den einzelnen Bedien- und Anzeigeelementen eine entsprechende Bedienungsanleitung angeordnet werden kann, so dass die Filtersteuerung ohne zur Hilfenahme einer separaten Bedienungsanleitung jederzeit und von jedermann bedient werden kann.
Mittels einer solchen separaten Filtersteuerung ergibt sich somit die Möglichkeit, die Filteranlage einer Entstaubungsanlage mit Luftrückführung in Abhängigkeit von dem ermittelten Reststaubgehalt automatisch zu steuern, indem bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Reststaubgehaltes pro Volumeneinheit der Rückluft die Steuerung eine Reaktion veranlasst.
Diese Reaktion der Filtersteuerung kann die Abgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals an den Betreiber als erste Stufe und als nächste Stufe das Umschalten von Rückluft auf Fortluft nach außerhalb des Gehäuses oder das Abschalten der gesamten Entstaubungsanlage sein, sofern die Filtersteuerung in Verbindung mit der Steuerung für die Absaugventilatoren steht.
Eine andere Reaktionsmöglichkeit der Filtersteuerung ist das automatische Veranlassen eines Reinigungszyklus für den Filter, da bei einem stark zugesetzten Filter die noch durchströmbaren Bereiche so stark abnehmen, dass unter Umständen dort die Strömungsgeschwindigkeiten so hoch werden, dass Staubpartikel durch den Filter hindurchgepresst werden, die bei großflächigerer Filterdurchströmung und niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit in diesem Filter hängen bleiben würden.
Ein Reinigungszyklus wird von der Filtersteuerung auch automatisch veranlasst, wenn der Differenzdruck zwischen einer Messstelle vor und einer hinter dem Filter über einem vorgegebenen Grenzwert liegt oder per Zeitschaltung.
Für die automatische Berechnung des Wertes an Staubpartikeln pro Volumen der Rückluft aufgrund der gemessen Parameter ist ferner vor Inbetriebnahme eine Kalibrierung der Filteranlage und der Filtersteuerung notwendig, indem bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft – sofern in der Filteranlage verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten auftreten können – wenigstens je ein definiertes Luftvolumen der Rückluft entnommen und die darin enthaltene Staubmenge gemessen wird und die so erhaltene Kalibrierkurve in die Berechnungseinheit für die Staubmenge pro Luftvolumen eingegeben wird, wenn die Anzeige in mg pro Luftvolumen erfolgen soll. Dann muss auch der Volumenstrom ermittelt werden.
Sofern die Filteranlage immer nur mit einer Strömungsgeschwindigkeit durchströmt wird, weil beispielsweise nur ein einziger Absaugventilator vorhanden ist und dieser auch immer nur die gleiche Maschine und damit mittels des gleichen Zufuhrkanals absaugt, ist diese Eichung auch nur bei der einen Strömungsgeschwindigkeit notwendig und statt der Kalibrierkurve ergibt sich ein einzelner Kalibrierwert.
An der Filtersteuerung wird darüber hinaus auch ein Warnsignal bei Überschreiten. einer vorgegebenen Anzahl von Funken in der abgesaugten Luft pro Zeiteinheit von dem Funkendetektor bzw. der Funkenlöschanlage festgestellt, deren Löschung mittels Wasser, CO₂ oder Kalk erfolgen kann. Kalk kann dem Filter auch prophylaktisch per Zeitsteuerung zugeführt werden.
Eine andere automatische Reaktion könnte dann das Schließen einer Brandschutzklappe in dem entsprechenden Zuluftkanal sein.
Die Füllhöhenüberwachung wird vorzugsweise mittels eines Ultraschallsensors durchgeführt, der ein Frequenzsignal liefert, das umso höher liegt, je größer der Abstand zwischen der Oberfläche des Staubes im Sammelbehälter und dem darüber angeordneten Ultraschallsensor ist.
Durch die Filtersteuerung kann jedoch darüber hinaus auch automatisch eine Energieeinsparung bewirkt werden, indem z. B. die Filterreinigung mittels Zweckluft nur bei Erreichen eines festgelegten geringen Differenzdruckes erfolgt, was viel Druckluft spart.
Ebenso kann von der Filtersteuerung zum Zwecke der Reduzierung des Energieverbrauches die Reinigung des Filters häufiger vorgenommen werden als es nach dem Grenzwert für die Differenzdruckmessung notwendig wäre, um durch immer optimal offene Filter den Energiebedarf für die Absaugventilatoren so gering wie möglich zu halten.
Als Nebeneffekt kann dem Betreiber auch eine Aufzeichnung und Archivierung des Energieverbrauches der gesamten Anlage geboten werden, unter anderem unter Angaben von Auslastungsgraden der einzelnen Maschinen und ähnliches.
c) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine Entstaubungsanlage gemäß der Erfindung,
2: die Partikelmessung gemäß II in 1, und
3: die Funkenlöschung gemäß III in 1.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine mobile Entstaubungsanlage, mit deren Hilfe staubbeladene Abluft z. B. aus einer Produktionshalle 52, abgesaugt, gefiltert und danach in der Regel im gereinigten Zustand dem selben Gebäude wieder zugeführt wird, um die darin enthaltene Wärmeenergie nicht durch Abgabe der erwärmten Luft an die Umgebung zu verschwenden.
Zu diesem Zweck wird die staubbeladene Luft über einzelne Zufuhrkanäle 2a, b möglichst direkt an den einzelnen Staub-Entstehungsstellen, meist produzierenden Maschinen 12a, b ..., wie etwa Schweißstationen, meist über flexible Schlauchkanäle, abgesaugt und zunächst meist einem der Absaughauptkanäle 1a, b, c zugeführt, die sich in der Regel noch vor dem zentralen Staubfilter 3 zu einem einzigen Hauptkanal 1 vereinigen oder einzeln den Staubfilter 3 erreichen.
Mit Hilfe der stromabwärts des Filters 3 angeordneten Absaugventilatoren 6a, b – wobei in mobilen Anlagen meist nur ein einziger Absaugventilator 6a vorhanden ist – wird die abgesaugte Luft durch die Filterkartuschen 4a, b, c, die im Filter 3 eingebaut sind, hindurchgesaugt, wobei der in der Luft enthaltene Staub die Filterkartuschen 4a, b, c nicht durchdringen kann, sondern sich auf deren Oberfläche ansammelt.
Die so gereinigte Luft wird über einen Rückluftkanal 5, der sich gegebenenfalls in mehrere Teilkanäle aufteilen kann – was jedoch ein mobilen Anlagen ebenfalls selten ist – über darin angeordnete Auslassöffnungen 15a, b wieder als Raumluft der Halle zugeführt.
Dabei sind die Absaugventilatoren 6a, b ..., die Filter 4a, b ... und der Auffangbehälter 14 gemeinsam in einem fahrbaren Gehäuse 19 untergebracht, an welches sowohl die Hauptkanäle 1a, b, c oder direkt die Zufuhrkanäle 22a, b ... als auch der Rückluftkanal 5 – meist mittels flexibler Schlauchkanäle – anschließbar sind, nach dem dieses Gehäuse 19 der mobilen Entstaubungsanlage 51 an die optimale Stelle innerhalb des Gebäudes bzw. der Halle positioniert wurde.
Da die sich auf der Oberfläche der Filterkartuschen 4a, b ansammelnde Staubschicht immer dicker wird und damit den Luftdurchtritt immer stärker behindert, werden diese Filterkartuschen von Zeit zu Zeit automatisch gereinigt, in diesem Fall durch Beaufschlagen der darin angeordneten Druckluftdüsen 9a, b ... von einer Druckluftquelle 8 aus, so dass die Druckluft die Filterkartuschen 4a, b in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung 10 der zu reinigenden Luft schnell durchströmt und den angesammelten Schmutz von der Oberfläche löst, der daraufhin in den unter den Kartuschen 4a ... angeordneten Auffangbehälter 14 des Filters 3 fällt und sich dort sammelt.
Wenn der Füllstand im Auffangbehälter 14 eine bestimmte Höhe erreicht oder überschritten hat, wird der dort angesammelte Staub über eine Austragsleitung 23 entleert.
Dabei ist jeder einzelne Zufuhrkanal 22a, b mit einem eigenen Sperrschieber 22a, b verschließbar, der geschlossen ist, wenn die entsprechende Maschine 12a, b nicht arbeitet, um den von den Ventilatoren 6a, b zu bewältigenden Volumenstrom möglichst gering zu halten.
Ferner sind in den Zufuhrkanälen 22a, b meist kurz vor den Mündungen der einzelnen Absaug-Hauptkanäle 1a, b in den Hauptkanal 1 Brandschutzklappen 33a, b, c vorhanden, die bei Bedarf automatisch oder manuell geschlossen werden, falls in einem Teil der Absauganlage ein Feuer ausbricht.
An diesem prinzipiell bekannten Grundaufbau einer mobilen Entstaubungsanlage 51 finden sich noch folgende Details:
Zum einen ist im Rückluftkanal 5 stromabwärts des Filters 3 – in diesem Fall noch vor den Abluftventilatoren 6a, b, – eine Partikelmessung 11 eingebaut, mit deren Hilfe automatisch bestimmt werden soll, ob in der Rückluft der meist durch den Gesetzgeber vorgegebene Höchstwert von Staub pro Volumeneinheit der Rückluft nicht überschritten wird.
Zu diesem Zweck wird – wie besser in 2 zu erkennen – in die in diesem Fall kreisrunde Rohrleitung des Rückluftkanals 5 ein Partikelsensor 24 eingebaut, der aus einem Sensorkopf 24a und davon abragendem quer durch den freien inneren Querschnitt des Rückluftkanals 5 erstreckenden Sensorstab 24b besteht.
Da die Partikelsensoren 24 mit unterschiedlich langen Sensorstäben 24b zur Verfügung stehen, jedoch nicht in jeder beliebigen Länge, wird der Sensorstab 24b die gegenüberliegende Wandung des Rückluftkanals 5 nicht ganz erreichen.
Mittels dieses Sensors 24 werden alle Partikel detektiert, die mittels der durch den Rückluftkanal 5 strömenden Luft den Sensorstab 24b berühren oder in einer definierten maximalen Entfernung um den Sensorstab passieren, wobei dieser Bereich hier Detektionsbereich 26 genannt wird.
Da neben der Größe des Detektionsbereiches 26 auch die Größe des gesamten freien Querschnittes des Rückluftkanals 5 an dieser Stelle bekannt ist, kann aus der vom Partikelsensor 24 angezeigten Partikelmenge pro Zeiteinheit auf die insgesamt durch den Rückluftkanal 5 strömende Partikelmenge pro Zeiteinheit geschlossen werden und daraus zusammen mit der ebenfalls zu ermittelnden Strömungsgeschwindigkeit der Luft die Partikelmenge pro Volumeneinheit von der Steuerung der Anlage automatisch bestimmt werden, wenn zuvor eine entsprechende einmalige Kalibrierung durchgeführt wurde.
In 1 kann ferner an der Stelle III eine Funkenlöschung 30 vorhanden sein, die in 3 in Prinzipdarstellung vergrößert dargestellt ist:
Dabei sind in die Wandung des Absaughauptkanals 1a an einer Stelle Funkendetektoren 27 eingebaut, vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Stellen zwei gegeneinandergerichtete Funkendetektoren 27, um die Erfassungssicherheit zu erhöhen.
Wird von dem Funkendetektor 27 ein Funke 36 an die Steuerung 20' der Funkenlöschanlage, die Teil der Gesamtsteuerung 20 der Entstaubungsanlage sein kann, gemeldet, so setzt diese die in Strömungsrichtung 10 der Luft stromabwärts angeordnete Löschdüse 28 zeitversetzt zum Auftreten des Funkens 36 an dem Funkendetektor 27 in Gang, unter Berücksichtigung des Abstandes zwischen der Funkendetektion beim Funkendetektor 27 und der Löschdüse 28, und in Kenntnis der Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung 10, die – wie anhand der Reststaubmessung erläutert – nicht direkt gemessen, sondern von der Steuerung anhand anderer bekannter Parameter ermittelt werden kann.
Von der Löschdüse 28 – von der wiederum aus Sicherheitsgründen zwei einander gegenüberliegende Düsen 28 im Kanal vorhanden sind – wird Löschmittel, in aller Regel Wasser, in den freien Querschnitt des Absaugkanals 1a eingesprüht, um den detektierten Funken 36 zu löschen.
Das Löschmittel wird über eine Löschmittelleitung 29 aus einem Löschmittelvorrat 31 mittels einer entsprechenden Pumpe zur Verfügung gestellt.
Um die sichere Funktion der Funkenlöschung 30 zu überprüfen, sind stromabwärts der Löschdüse 28 nochmals Funkendetektoren 27' angeordnet, die ebenfalls wieder mit der Steuerung 20' verbunden sind.
In 1 sind ferner mehrere Absaugventilatoren 6a, b nebeneinander vorhanden, die je nach Leistungsbedarf einzeln oder in beliebiger Gruppenbildung bis hin zur Gesamtanzahl gleichzeitig im Einsatz sein können.
Der Bedarf richtet sich danach, welche der einzelnen Sperrschieber 22a, b sich in der offenen Stellung befinden, also welche Maschinen 12a, b in Betrieb sind, was über entsprechende Sensoren der Steuerung 20 gemeldet ist, die daraufhin eine entsprechende Anzahl von Absaugventilatoren 6a, b ... in Betrieb nimmt.
Wie 1 zeigt, sind die Hauptkomponenten der Entstaubungsanlage 51, nämlich der eine oder die mehreren Absaugventilatoren 6a .., der Filter 3 der eine oder die mehreren durch den Filter 3 führenden Hauptkanäle 1a .. sowie der Auffangbehälter 14 für den von den Filterkartuschen 4a, b .. des Filters herabfallenden Staub und die Absauganlagen-Steuerung 20, innerhalb eines Gehäuses 19 untergebracht, welches der Hauptbestandteil der mobilen Filteranlage 51 ist, in dem dieses Gehäuse 19 auf Rädern an jede beliebige Stelle innerhalb z. B. einer Produktionshalle gefahren werden kann und dort über meist flexible Schlauchkanäle (Zuführkanäle 2a, b ..) mit den einzelnen abzusaugenden Maschinen 12a, b verbunden werden kann.
Da an eine mobile Absauganlage 51 meist nur eine begrenzte Anzahl von Maschinen, beispielsweise acht Maschinen, angeschlossen werden können, sind diese teilweise auch vorher, also vor Erreichen des Gehäuses 19, nicht mehr zu Absaug-Hauptkanälen 1a, b zusammengefasst, sondern die Zufuhrkanäle 2a, b werden direkt und einzeln an entsprechenden Anschlüssen des Gehäuses 19 angesetzt.
Die Anlagensteuerung 20 umfasst dabei auch einen Frequenzumrichter 7, um den einen oder die mehreren Absaugventilatoren 6a, b .. hochzufahren sowie gegebenenfalls eine Eingabeeinheit 35, um in die Steuerung 20 Vorgaben einzugeben, und ebenso eine Hupe 32 als akustisches Warnsignal.
Damit die Steuerung 20 die Absaugleistung bedarfsgerecht steuern kann, also bei einem einzigen Absaugventilator dessen Drehzahl verändern kann oder bei mehreren Absaugventilatoren 6a, b – wie im dargestellten Fall – diese in entsprechender Anzahl hochfahren kann, muss die Steuerung 20 den momentanen Bedarf an Absaugleistung kennen, indem sie Eingangssignale erhält, welche der Maschinen 12a, b .. in Betrieb sind und abgesaugt werden müssen und dementsprechend welche Sperrschieber 22a .. geöffnet sind.
In der Regel sind dabei die Antriebe der Sperrschieber 22a .. mit den Antrieben der Maschinen 12a, b so gekoppelt, dass bei Einschalten der Maschine z. B. 12a, auch der Antrieb des Sperrschiebers 22a Strom erhält und den Sperrschieber 22a in die geöffnete Position bewegt und dort hält.
Es genügt dann, dass die Anlagensteuerung 20 ein Signal erhält, ob der Antriebsmotor der Maschine 12a .. in Betrieb ist oder nicht, also ob der in aller Regel elektrische Antriebsmotor dieser Maschine 12a Strom aus dem Netz zieht oder nicht.
1 zeigt darüber hinaus eine Filtersteuerung 120, die in diesem Fall im Gehäuse der Bedien- und Anzeigeeinheit 125 der Filtersteuerung untergebracht ist, welche über ein Verbindungskabel 124 weit entfernt von dem Filter 3 positioniert sein kann.
Diese Filtersteuerung 120 steuert zum einen als Grundfunktion die automatische Abreinigung der Filterkartuschen 4a, b ..., beispielsweise durch Ingangsetzen der dort vorhandenen Rüttelmotoren, Beaufschlagen der Druckluftdüsen 9a, b aus der Druckluftquelle 8.
Ein solcher Reinigungszyklus kann entweder mittels einer einfachen Zeitsteuerung in definierten Zeitabständen von der Filtersteuerung 120 veranlasst werden, vorzugsweise jedoch mittels Messung des Differenzdruckes zwischen einem Punkt unmittelbar vor und einem Punkt unmittelbar nach dem Filter 3, da der daraus ermittelte Differenzdruck Aufschluss über die Durchlässigkeit des Filters gibt.
Der Differenzdruck wird auch in einer Differenzdruckanzeige 127 an der Bedien- und Anzeigeeinheit 125 angezeigt, die Steuerung veranlasst jedoch ab einem festgelegten Wert des Differenzdruckes automatisch die Abreinigung der Filterkartuschen 4a, b.
Die Filtersteuerung 120 kann darüber hinaus – vorzugsweise modulartig – mit weiteren Funktionen und damit Funktionsmodulen ausgestattet werden und so schrittweise zu einer vollständigen Anlagen-Steuerung für die Entstaubungsanlage ausgebaut werden.
Zum einen kann die Bedien- und Anzeigeinheit 125 eine Reststaubgehaltanzeige 121 umfassen, und der Reststaubgehalt wird dann auch innerhalb der Filtersteue rung 120 berechnet, in der Regel aus dem zugrunde liegenden Partikel-pro-Zeit-Wert, den die Partikelmessung 11 liefert und wofür die Filtersteuerung 120 einen Signaleingang 122 aufweist, und aus den Signalen über die Offen- oder Schließstellung der einzelnen Sperrschieber 22a ... sofern diese von entsprechenden Signalgebern 50a1 .. ebenfalls an die Filtersteuerung 120 drahtlos oder drahtgebunden gemeldet wird, wie am Beispiel der Maschine 121 in 1 dargestellt.
Auch hierfür verfügt die Filtersteuerung 120 über einen entsprechenden Signaleingang 123 oder entsprechend mehrere Signaleingänge.
Des Weiteren kann die Filtersteuerung 120 und insbesondere deren Bedien- und Anzeigeeinheit 125 eine Füllstandsanzeige 126 für den Auffangbehälter 14 umfassen, der von einem Ultraschallsensor 18 überwacht und ebenfalls an die Filtersteuerung 120 hierzu gemeldet werden muss.
Ebenso kann die Temperatur im Filter 3 überwacht werden mittels eines dort angebrachten und mit der Filtersteuerung 120 gekoppelten Sensors, so dass dann eine Temperaturanzeige 128 an der Bedien- und Anzeigeeinheit 125 vorhanden ist.
In gleicher Weise ist auch eine Funkenanzeige 129 möglich, wenn in den Luftkanälen wenigstens ein Funkensensor 27 vorhanden ist, der Bestandteil einer Funkenlöschanlage sein kann und dieser ebenfalls mit der Filtersteuerung in Verbindung steht.
Auch den letzten Schritt einer Komplettsteuerung, nämlich die Leistungsanpassung der Absaugung durch Zuschalten der mehreren vorhandenen Absaugventilatoren 6a, b .. kann die Filtersteuerung 120 ebenfalls leisten, wenn sie einerseits von den Sperrschiebern – wie bereits für die Reststaubberechnung benötigt – Signale zu deren Stellung erhält und die entsprechenden Querschnitte der einzelnen Absaugkanäle in der Steuerung hinterlegt sind und die Filtersteuerung 120 mit den Absaugventilatoren 6a, b bzw. deren separater Zwischengeschalteter Steuerung 20 in Verbindung steht.
Somit kann die Filtersteuerung 120 stufenweise alle Funktionen übernehmen, die von einer Komplettsteuerung 20 einer integrierten Entstaubungsanlage wahrgenommen werden müssten, entweder weil die einzelnen Funktionen bei dieser Steuerung 20 nicht vorhanden sind oder nicht zufrieden stellend gelöst sind oder eine solche Steuerung 20 vollständig fehlt.

1a, b: Absaug-Hauptkanal
2a, b: Zufuhrkanal
3: Filter
4a, b: Filterkartusche
5: Rückluftkanal
6a, b: Absaugventilator
7: Frequenzumrichter
8: Druckluftquelle
9a, b: Druckluftdüse
10: Strömungsrichtung
11: Partikelmessung
12a,: b Maschine
13: Schaltklappe
14: Auffangbehälter
15a,: b Auslassöffnung
16: Kamin
17: Rundaustrag
18: Ultraschall-Sensor
19: Gehäuse
20, 20': Steuerung
21': Stromleitung
22a,: b Sperrschieber
23: Austragleitung
24: Partikelsensor
24a: Sensorkopf
24b: Sensorstab
25: Einschweißmuffe
26: Detektionsbereich
27, 27': Funkendetektor
28: Löschdüse
29: Löschmittelleitung
30: Funkenlöschung
31: Löschmittelvorrat
32: Hupe
33a, b: Brandschutzklappe
34a, b: Drucksensor
35: Eingabeeinheit
50: Einschalt-Steuerungseinheit
50a1, 2: Signalgeber
50b: Signalempfänger
51: Entstaubungsanlage
52: Produktionshalle
53: Schalter
54: Eingabe-Einheit
55: Leuchtdiode
56: Warnanzeige
57', 57a, b: Signaleingang
57: Display
120: Filtersteuerung
121: Reststaubgehaltanzeige
122: Signaleingang
123: Signaleingang
124: Verbindungskabel
125: Bedien- und Anzeigeeinheit
125: Frontfläche
126: Füllstandsanzeige
127: Differenzdruck-Anzeige
128: Temperaturanzeige
129: Funkenanzeige

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 12779 [0003]

Claims

Filtersteuerung (120) für eine Entstaubungsanlage, gegebenenfalls mit Luftrückführung (ELR), insbesondere mit separater Ventilatoren-Steuerung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Reststaubgehaltsanzeige (121) umfasst sowie einen Signaleingang für den Reststaubgehalt oder dessen Berechnungsparameter, insbesondere den Partikel-pro-Zeit-Wert und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft.
Entstaubungsanlage (120) gegebenenfalls mit Luftrückführung (ELR) mit getrennter Steuerung (20) der Absaugventilatoren (6a, b) einerseits und Filtersteuerung (120) andererseits, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Reststaubgehaltsanzeige (121) umfasst sowie wenigstens einen Signaleingang (122, 123) für den Reststaubgehalt oder dessen Berechnungsparameter, insbesondere den Partikel-pro-Zeit-Wert und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, insbesondere die Stellung der einzelnen Sperrschieber (22).
Reststaubmesseinheit für eine Entstaubungsanlage, gegebenenfalls mit Luftrückführung (ELR), insbesondere mit separater Ventilatoren-Steuerung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Reststaubmesseinheit eine Reststaubgehaltsanzeige (121) umfasst sowie einen Signaleingang für den Reststaubgehalt oder dessen Berechnungsparameter, insbesondere den Partikel-pro-Zeit-Wert und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Bedien- und Anzeigeeinheit (125) umfasst, welche ein beliebig langes Verbindungskabel (124) zum Filter (3) aufweist.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Füllstandsanzeige (126) für den Füllstand des Auffangbehälters (14) des Filters (3) aufweist.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) innerhalb der Bedien- und Eingabeeinheit angeordnet ist.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Differenzdruck-Anzeige (127) umfasst.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Temperaturüberwachung und Temperatur-Anzeige (128) für den Filter (3) aufweist.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersteuerung (120) eine Funkenanzeige (129) umfasst und einen Signaleingang (122, 123) zur Verbindung mit der Funkendetektion bzw. über eine Funkenlöschvorrichtung verfügt.
Filtersteuerung bzw. Entstaubungsanlage bzw. Reststaubmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedien- und Anzeigeeinheit (125) der Filtersteuerung (120) unmittelbar neben dem Bedien- und Anzeigeelementen jeweils die zugehörige Bedienungsanleitung enthält und zu diesem Zweck die Frontfläche (125a) der Bedien- und Anzeigeeinheit mindestens doppelt so groß, besser dreimal so groß, besser viermal so groß wie die für die Bedien- und Anzeigelemente benötigte Fläche ist.
Verfahren zum Steuern einer Filteranlage für eine Entstaubungsanlage gegebenenfalls mit Luftrückführung (ELR) mit – wenigstens einem Absaug-Hauptkanal (1a, b), ggf. mit mehreren darin mündenden Zufuhrkanälen (2a, b ..), – wenigstens einem Luftfilter (3) in dem Hauptkanal (1a, b ...), und – wenigstens einem Rückluftkanal (5), wobei im Rückluftkanal (5) stromabwärts des Filters (3) – zumindest für einen bekannten Teil der Querschnittsfläche des Rückluftkanals – die Anzahl der pro Zeiteinheit vorbeiströmenden Staubpartikel gemessen wird (= Partikel-pro-Zeit-Wert), dadurch gekennzeichnet, dass die Staubmenge pro Volumeneinheit der Luft automatisch aus dem Partikel-pro-Zeit-Wert und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Stelle der Partikel-pro-Zeit-Messung errechnet wird und insbesondere bei Überschreiten eines eingestellten Grenzwertes automatisch die Filter-Steuerung (120) eine Reaktion veranlasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion der Filter-Steuerung (120) die Abgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals an den Betreiber und – insbesondere hierzu zeitversetzt danach – das Abschalten der ELR durch Abschalten des Absaugventilators ist und/oder Umschalten auf Luftabfuhr nach außen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit an der Stelle der Partikel-pro-Zeit-Messung (11) automatisch errechnet wird aus der Kenntnis der geöffneten Zufuhrkanäle (2a, b ...) und deren jeweiligen prozentualen Anteil am maximalen Volumenstrom sowie ggf. der Anzahl und Einzelleistungen der laufenden Absaugventilatoren (6a, b) und deren Anteil an der Gesamtleistung an Absaugventilatoren (6a, b).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung der Staubmenge pro Volumeneinheit der Luft vor der automatischen Errechnung eine Kalibrierung durchgeführt wird, indem bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten wenigstens je ein definiertes Luftvolumen entnommen und die darin enthaltene Staubmenge hinsichtlich Gewicht und/oder Volumen gemessen wird und ggf. die Partikelgröße des Staubes nach Durchschnittswert und/oder Größenverteilung gemessen wird und die so erhaltene Kalibrierkurve anschließend für die automatische Berechnung der Staubmenge pro Lufteinheit verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Inbetriebnahme des Filters das Kalibrieren bei 5–10 verschiedenen Luftgeschwindigkeiten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funkenlöschung (11) wenigstens in dem Hauptkanal (1a, b) stromaufwärts des Filters (3) durchgeführt wird, und die den Funkendetektoren (27) in dem Kanal (1a, b ..) örtlich nachgeordnete Löschdüse aktiviert wird in zeitlicher Abhängigkeit der z. B. im Rahmen der Reststaubbestimmung ermittelten, Strömungsgeschwindigkeit der Luft, insbesondere auch in der Austragsleitung (23) des Filters eine Funkenlöschung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Löschmittel bei der Funkenlöschung (11) Kalk, insbesondere in Pulverform, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter-Steuerung (120) bei Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Funken pro Zeiteinheit ein optisches und/oder akustisches Warnsignal abgibt und – insbesondere zeitversetzt danach – die Anlage stillsetzt durch Abschalten des Absaugventilators (6a, b) und Schließen der wenigstens einen Brandschutzklappe (33a ...).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Löschdüse (28) ein weiterer Funkendetektor (27') angeordnet ist zur Überprüfung der Funktion der Löschdüse (28).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des Filters (3) bestimmt wird durch Messen des Druckes vor und hinter dem Filter und automatisches Ermitteln des Differenzdruckes, und bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdruckes automatisch ein Reinigungszyklus für den Filter in Gang gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungszyklus des Filters (3) das Ingangsetzen des Rüttelmotors für den Filter über eine vorgegebene Zeitspanne umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungszyklus das Ingangsetzen der mehreren Reinigungs-Druckluftdüsen (9a, b ..) für den Filter (3), insbesondere in einer vorgegebenen Reihenfolge und jeweils über einen vorgegebenen Zeitraum, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllhöhe des Staubes im Auffangbehälter (14) des Filters (3) automatisch überwacht wird und bei Überschreiten einer vorgegebenen Höchstfüllhöhe der Austrag von Filterstaub aus dem Vorratsbehälter automatisch in Gang gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Auffangbehälters (14) des Filters (3) kontinuierlich überwacht wird, insbesondere mittels eines Ultraschallsensors (18), dessen Strahlung von der Oberfläche des Inhaltes reflektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (18) ein Frequenzsignal, insbesondere zwischen 0 kHz und 10 kHz, liefert, dessen Frequenz um so höher ist, je größer der Abstand der Oberfläche vom Sensor ist, welcher sich oberhalb der Oberfläche befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines zweiten maximalen Grenzwertes des Füllstandes im Staubsilo (21) die Anlage automatisch stillgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Aufzeichnung der aktuellen Leistungswerte sowohl aller Motore der Entstaubungsanlage als auch der an die Entstaubungsanlage angeschlossenen Maschinen (12a, b ...) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Energieverbrauch der Entstaubungsanlage als auch der einzelnen Maschinen, (12a, b ..) ggf. bereits umgerechnet in Geldeinheiten, angezeigt und über die Zeit aufsummiert und archiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Filter-Steuerung (120) über den Füllstand des Auffangbehälters (14) der Staubaustrag aus dem Auffangbehälter (14), oder zur Energie verbrauchsreduzierung der Entstaubungsanlage eine vorgezogene Reinigung des Filters (3), z. B. aufgrund Differenzdruck-Messung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Handbetriebsmodus umfasst, indem insbesondere Reinigungsvorrichtungen wie Reinigungsventile (9a, b ..) und Rüttelmotor des Filters (3), Austrag aus dem Filtersammelbehälter (14), Intensivabsaugung und Notbetrieb der Absaugung von Hand gesteuert werden können und insbesondere auch sämtliche Motoren manuell betätigt werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Inbetriebnahme der Filteranlage für die einzelnen Zufuhrleitungen (2a, b ..) manuell einmalig der Volumenstrom in Prozent des Gesamt Volumenstroms entsprechend dem Hauptkanal (1) angegeben wird, insbesondere durch Eingabe der Querschnitte der einzelnen Zufuhrkanäle (2a, b) sowie des Querschnittes des zugeordneten Hauptkanals (1).