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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft die Steuerung für mobile und stationäre Entstaubungsanlagen, z. B. Industriesauger.
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II. Technischer Hintergrund
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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 Zufuhr-Kanäle, die an jeder Maschine oder Arbeitsstation beginnen, einem oder mehreren Absang-Hauptkanälen zugeführt, durch die hindurch mittels eines Absaugventilators die Luft zu einem oder mehreren Filtern gesaugt wird, um danach gegebenenfalls 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.
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Dabei ist zwischen fest installierten und mobilen Absauganlagen zu unterscheiden. Bei mobilen Absauganlagen sind der Absaugventilator und häufig auch der Filter sowie der Auffangbehälter und zum Teil auch die Steuerung der Entstaubungsanlage in einem fahrbaren Gehäuse untergebracht, um bei Bedarf in die Nähe der abzusaugenden Maschine geschoben zu werden.
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Da die Leistung – vor allem bei fest installierten Anlagen – des bzw. der Absaugventilatoren gesteuert werden muss in Abhängigkeit der Summe aller derzeit offenen Querschnitte von Zufuhrkanälen von den einzelnen abzusaugenden Maschinen – deren Sperrschieber nur geöffnet sind, wenn die entsprechenden Maschinen eingeschaltet sind und ansonsten zur Vermeidung von Undichtigkeiten des Kanalsystems geschlossen sind – muss eine Signalverbindung zwischen dem Antrieb jeder der angeschlossenen Maschinen oder einem die Stellung des jeweiligen Sperrschiebers anzeigenden Sensor und der Anlagen-Steuerung der Entstaubungsanlage bestehen, damit diese die Leistung der Absauganlage nachregeln kann.
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Bei fest installierten Absauganlagen werden hierfür Signalgeber für jede einzelne angeschlossene Maschine meist fest in den entsprechenden elektrischen Schaltschränken montiert und verklemmt, in denen die – in der Regel fest an das Stromnetz angeklemmten – Maschinen elektrisch angeschlossen sind.
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Von dort führen Signalleitungen, die wie die Elektroleitungen entlang der vorhanden Kabelkanäle gezogen werden müssen, zu der Anlagensteuerung der Entstaubungsanlage, was einen hohen Aufwand für diese Elektromontagetätigkeiten bedeutet angesichts der Vielzahl der angeschlossenen Maschinen und der nicht selten großen Entfernungen zwischen den einzelnen Maschinen und der Anlagen-Steuerung der Entstaubungsanlage.
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Dabei ist von den Steuerungsfunktionen zu unterscheiden zwischen
- – der Filtersteuerung, das steuert, wann, wie oft, über welche Dauer etc. die Abreinigungs-Vorrichtungen an den Filtern aktiviert werden, um die Filter zu säubern und
- – einer Ventilatorsteuerung, die steuert, wann der eine oder die mehreren Ventilatoren eingeschaltet werden müssen und gegebenenfalls auf welcher Leistungsstufe, in Abhängigkeit von der Anzahl der momentan an der Entstaubungsanlage hängenden, laufenden Maschinen und den damit verbundenen offenen Querschnitten der Zufuhrkanäle und insbesondere der Summe der offenen Querschnitte der Zufuhrkanäle der eingeschalteten Maschinen.
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Dabei besteht das Problem, dass die Ventilatoren und die Filter häufig von unterschiedlichen Anbietern stammen, jedenfalls über keine integrierte gemeinsame Steuerung verfügen.
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Je nach Größe und Komplexität der Anlage kann es sein, dass eine Ventilatorsteuerung bereits vorhanden ist, und ein Filtersteuerungs-Modul zusätzlich benötigt wird oder umgekehrt oder keines von beiden vorhanden ist, jedoch nur eine Ventilatorsteuerung oder nur ein Filtersteuerungs-Modul gewünscht wird, wobei ein Filtersteuerungs-Modul in der Regel fast immer notwendig ist.
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Auf dieser Art und Weise sind sehr viele unterschiedliche Konstellationen einer Entstaubungs-Anlagensteuerung möglich.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen modularen Baukasten aus möglichst wenigen verschiedenen Einzelteilen zur Verfügung zu stellen, aus denen die benötigte Entstaubungs-Anlagensteuerung möglichst flexibel, einfach und schnell erstellt und auch montiert werden kann.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen Die Erfindung geht zunächst von der Idee aus, dass die Entstaubungs-Anlagensteuerung nach Art eines modularen Baukastens aus einzelnen, signaltechnisch miteinander verbundenen, Steuerungs-Modulen nach Bedarf zusammengestellt werden kann, von denen innerhalb der Anlagensteuerung dann eines als Master-Modul fungiert und die höchste Hierarchiestufe gegenüber den anderen Steuerungs-Modulen, den Slave-Modulen, einnimmt.
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Eine solche Anlagensteuerung umfasst mindestens entweder ein Filtersteuerungs-Modul und/oder ein Ventilatorsteuerungs-Modul, von denen eben eines als Master-Modul fungiert.
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Die Erfindung geht weiterhin davon aus, dass im Vergleich zwischen Ventilatorsteuerungs-Modul und Filtersteuerungs-Modul letzteres mit weitaus höherer Häufigkeit als Master für die anderen Steuerungs-Module dient, also diesen gegenüber eine höhere Entscheidungs-Priorität besitzt und daher das unbedingt benötigte Bauteil ist, während das Ventilatorsteuerungsmodul höchstens dann als Master verwendet wird, wenn gar kein Filtersteuerungsmodul vorhanden ist und auch nicht benötigt wird, also bei kleinen, einfachen Anlagen.
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Erfindungsgemäß wird die drahtlose Signal-Übertragungseinheit, etwa die Funkeinheit, in das Master-Modul, z. B. das Filtersteuerungs-Modul integriert, und bietet von dort aus eine drahtlose Verbindung mit anderen Teilen des Bausatzes, beispielsweise den anderen Steuerungs-Modulen oder den für die Steuerung benötigten Signalgebern, die vorzugsweise ebenfalls eine Funkeinheit enthalten, z. B. die Schiebersteuerungsmodule.
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Auch mehrere Anlagensteuerungen, die jeweils ein Master-Modul umfassen, können gekoppelt werden, indem deren Master-Module signaltechnisch miteinander verbunden werden.
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Ferner kann die Entstaubungsanlagen-Steuerung – je nach Ausbaustufe der Entstaubungsanlage – weitere Steuerungsmodule umfassen:
Ein Schiebersteuerungs-Modul steuert einen einzelnen oder eine Gruppe von Sperrschiebern oder Brandschutzklappen an und öffnet und schließt diese, abhängig von einem Signal, welches von der Anlagensteuerung der Entstaubungsanlage kommen kann, aber meist direkt von der Maschine, welcher der entsprechende Sperrschieber in der Zufuhrleitung für abzusaugende Luft zugeordnet ist, und meldet die Stellung des Schiebers an ein Steuerungsmodul, in der Regel das Master-Modul.
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Ein Reststaubsteuerungs-Modul öffnet oder verschließt automatisch die Rückführung der gefilterten Luft in die Betriebsräume in Abhängigkeit von des stromabwärts des Filters gemessenen Reststaubgehaltes in der abgesaugten Luft.
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Hierfür ist ein Reststaubsensor stromabwärts der Filter als Signalgeber erforderlich.
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Ein Funkenlöschsteuerungs-Modul, das automatisch eine Funkenlöschvorrichtung aktiviert – die in den Zufuhrkanälen und/oder im Filter bzw. dessen Auffangbehälter vorhanden sein kann – abhängig davon, ob bzw. mit welcher Häufigkeit Funken in den Zufuhrkanälen der abgesaugten Luft detektiert werden.
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Dies wird mit Hilfe eines automatisch arbeitenden Funkensensors ermittelt, der als Signalgeber für das Funkenlöschsteuerungs-Modul arbeitet.
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Dabei werden alle notwendigen elektrischen Verbindungen ohne elektrische Klemmarbeiten, also entweder drahtlos, z. B. per Funk, oder mittels steckbaren Kabeln realisiert, so dass für die Montagearbeiten kein Elektriker benötigt wird, also sowohl zwischen den einzelnen Steuerungsmodulen als auch zu den Signalgebern hin.
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Die Steuerungsmodule werden dabei meist als Signalempfänger verwendet, manchmal jedoch auch als Signalgeber oder als beides gleichzeitig.
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Da im Falle einer Funkanbindung vor allem der Signalgeber und das Mastermodul, aber auch die untergeordneten Steuerungsmodule, über eine Funkeinheit verfügen sollte, ist eine solche Funkeinheit dementsprechend wenigstens beim Master-Modul, insbesondere bei allen Steuerungsmodulen, vorhanden.
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Alle Steuerungsmodule, die eine Funkeinheit enthalten, können entweder für den vorgesehenen Steuerungszweck eingesetzt werden, oder aber auch ausschließlich als Funkeinheit eingesetzt werden, beispielsweise angeschlossen an ein Steuerungsmodul, welches selbst keine eigene Funkeinheit enthält, und dann lediglich zur Signalübertragung per Funk verwendet werden, ohne dessen integrierte Steuerungsfunktionalität zu nutzen.
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Dementsprechend enthält die Ventilatorsteuerung nicht unbedingt eine Funkeinheit und wird entweder per Kabel mit dem Filtersteuerungs-Modul verbunden, oder es wird an die Ventilatorsteuerung per (kurzen) Kabeln ein weiteres Filtersteuerungs-Modul, das ein kombiniertes Filtersteuerungs-/Funkmodul ist, angeschlossen, das dann lediglich als Funkeinheit genutzt wird, um eine drahtlose Funkverbindung mit einem zweiten, entfernten Filtersteuerungs-Modul, das als Master-Modul dient, herzustellen.
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Die einzelnen Steuerungsmodule können in körperlicher Hinsicht auf der Platine entweder nur die jeweilige benötigte Steuerungsfunktionalität aufweisen, oder eine mit allen Steuerungsfunktionalitäten bestückte Universalplatine enthalten, von denen dann – je nach benötigtem Einsatzzweck und Einsatzort – jeweils nur eine oder einige wenige Steuerungsfunktionalitäten (Filtersteuerung, Ventilatorsteuerung, Schiebersteuerung, Reststaubsteuerung, Funkenlöschsteuerung) benutzt werden.
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Zu diesem Zweck weisen die Gehäuse der Ventilatorsteuerung als auch des Filtersteuerungs-Moduls entweder Steckerbuchsen für eine Signalübertragung, insbesondere eine kombinierte Signal-/Stromübertragung auf oder eine Funkeinheit, selten beides.
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Die Steckerbuchsen als auch die Stecker der dazu passenden Kabel sind vorzugsweise in ihrer Form und/oder Pin-Anordnung speziell gestaltet, so dass keine Standardstecker hineinpassen, um Verwechslungen mit den Anschlüssen anderer Geräte und Verbindungen mit nicht zur Entstaubungsanlage und deren Steuerung gehörenden anderen Teilen zu vermeiden.
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Die Anschlussbuchsen können zusätzlich Aussparungen aufweisen, deren zugeordnete Nasen an den Anschlusssteckern abgebrochen werden können und die Aussparungen in den Anschlussbuchsen durch Passstücke verschlossen werden können. Je nach Anzahl der vorhandenen Aussparungen insgesamt sowie der Anzahl und Anordnung der offenen und geschlossenen Aussparungen können damit Anschlussbuchsen für spezifische Zwecke geschaffen werden, in die analog nur spezifisch präparierte Kabel eingesteckt werden können, so dass Verwechslungen und Falschanschlüsse vermieden werden.
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Vorzugsweise ist jedes Steuerungsmodul in einem eigenen Gehäuse untergebracht, wobei es sich insbesondere um jeweils identische Gehäuse handelt.
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Die Gehäuse besitzen vorzugsweise einen abnehmbaren Deckel, insbesondere auch einen abnehmbaren Boden, wodurch nach Abnehmen von Deckel und Boden das verbleibende Restgehäuse stirnseitig jeweils offen ist.
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Diese stirnseitig offenen Gehäuse und damit auch die entsprechenden Steuerungsmodule können dann insbesondere auch direkt gegeneinander befestigt, insbesondere verschraubt, werden, so dass trotz Unterbringung in eigenen Gehäusen die einzelnen Steuerungsmodule körperlich kombiniert werden können und im Inneren natürlich elektrisch miteinander verbunden werden können.
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Bereits mit diesem Grundbaukasten lassen sich sehr unterschiedliche Konstellationen der Anlagensteuerung realisieren:
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A: Nur Ventilatorsteuerungs-Modul:
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In einem sehr einfachen Fall kann lediglich eine Steuerung zum Steuern des automatischen Ein- und Ausschaltens des vorhandenen Absaug-Ventilators benötigt werden, während keine Steuerung zum automatischen periodischen Reinigen des Filters vorhanden ist. Die Filterabreinigung muss manuell ein- und ausgeschaltet werden oder es handelt sich um einen so einfachen Filter, der überhaupt keine Abreinigungsvorrichtung mit Rüttel-Motor oder druckluftbetriebenen Reinigungsdüsen aufweist, sondern lediglich von Hand gereinigt werden kann.
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Dessen Steckerbuchsen umfassen mindestens eine Buchse für ein Ausgangssignal zu dem Ventilator oder den mehreren Ventilatoren aufweisen, um diese ein- und auszuschalten, und ebenso mindestens eine Anschlussbuchse für ein Eingangssignal, z. B. von einem Sensor, über welches der Ventilatorsteuerung mitgeteilt wird, ob und ggf. welche angeschlossenen Maschinen in Betrieb sind und/oder die zugehörigen Sperrschieber dementsprechend offen sind.
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Dieses Eingangssignal erhält die Ventilatorsteuerung normalerweise durchgeschleift von dem Filtersteuerungs-Modul, das in diesem Fall jedoch nicht vorhanden ist. Deshalb muss von der Eingangs-Buchse zur Ausgangs-Buchse eine Kurzschlussverbindung mittels eines speziellen, z. B. Y-förmigen, Rückkopplungskabels hergestellt werden, das mit seinen beiden parallelen Enden in diese beiden Buchsen eingesteckt wird.
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Umgekehrt kann ein solches Y-förmiges Kabel, eingesteckt mit dem gegenüberliegenden einzigen Stecker in eine Ausgangsbuchse zum Steuern zweier paralleler, an die beiden parallelen Stecker des Y-Kabels angekoppelten Schieber, Ventile oder andere Geräte dienen.
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B: Nur Filtersteuerungs-Modul:
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Das Filtersteuerungs-Modul steuert automatisch die Filter-Reinigungsvorrichtung, damit sich die Filter nicht zu stark zusetzen, was den Luftdurchlass und damit Leistungsbedarf der Ventilatoren erhöht und diese auch heißlaufen lassen kann.
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Hierzu verfügt sie über Steckerbuchsen und/oder eine Funkeinheit, an die beispielsweise Drucksensoren angeschlossen werden können, die einerseits vor und andererseits hinter den Filtern im Zufuhrkanal z. B. Hauptkanal, angeordnet sind. Die Filtersteuerung ermittelt hieraus eine Druckdifferenz und setzt bei zu hoher Druckdifferenz ab einem vorgegebenen Schwellenwert die Filterreinigungsvorrichtung in Gang.
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Ebenso kann die Filtersteuerung eine Signalanbindung, z. B. eine Steckerbuchse zum Anschluss eines Füllstandsensors im Staubauffangbehälter des Filters umfassen, so dass die Filtersteuerung bei Überschreiten eines vorgegebenen Füllstandes entweder ein Alarmsignal abgibt oder automatisch eine Austragsvorrichtung zum Austragen des angesammelten Staubes aus dem Staubsammelbehälter in Gang setzt.
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Das auch in diesem Fall einzige und daher als Master-Modul dienende Filtersteuerungs-Modul verfügt über mehrere Steckerbuchsen für Eingangssignale, die von den einzelnen Maschinen bzw. deren Sperrschiebern kommen: Entweder wird unmittelbar das Fließen eines Stromes zu der jeweiligen angeschlossenen Maschine durch Signalgeber detektiert, beispielsweise in die Stromzufuhr kontaktlos eingebaute Wandlerspulen, die sich innerhalb der Maschine befinden können, oder durch Strom-Zwischenstecker als Signalgeber, die in die Stromzuführung der Maschine zwischengesteckt werden und einen Stromflusssensor, etwa die erwähnte Wandlerspule, enthalten. Dann gibt der entsprechende z. B. Stromzwischenstecker, über Kabel oder Funk, ein Signal an das Filtersteuerungs-Modul, wenn die betreffende Maschine mit Strom versorgt wird, also in Betrieb ist.
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Denn immer dann, wenn die Maschine läuft, wird automatisch, beispielsweise von der Maschinensteuerung aus oder gesteuert über deren Stromversorgung oder auch von der Entstaubungsanlagensteuerung selbst, auch der entsprechende Sperrschieber geöffnet, der bei ausgeschalteter Maschine sich wieder schließt, um den Aufbau des zum Absaugen notwendigen Unterdruckes in den Zufuhrkanälen nicht unnötig zu erschweren.
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Noch besser ist es, stattdessen – vor allem bei von Hand zu betätigenden Schiebern – nicht die Stromversorgung der entsprechenden Maschine, sondern stattdessen und/oder ergänzend den entsprechenden, der Maschine zugeordneten, Sperrschieber hinsichtlich seiner Stellung (offen oder zu) zu detektieren, der sich im Zufuhrkanal für die abzusaugende Luft von der entsprechenden Maschine zum Filter in der Regel unmittelbar hinter dieser Maschine befindet.
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Allerdings gibt es Situationen, in denen der Sperrschieber geöffnet ist, ohne dass die Maschine läuft, beispielsweise wenn die Maschine gereinigt wird, um den dann anfallenden Staub der Reinigungsarbeit ebenfalls aus der Maschine abzusaugen, weshalb insbesondere die Signalgeber an den Maschinen oder Sperrschiebern einen Schalter zum manuellen Bewirken des Öffnens dieses Sperrschiebers aufweisen.
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Hierfür kann auch ein Stromzwischenstecker verwendet werden, falls die sogenannte Kehrlochklappe ebenfalls mittels Motor betätigt wird und zu diesem Zweck kurzzeitig Strom fließt, so dass in die Stromzuführung ein Stromzwischenstecker zwischengesetzt werden kann, der diesen Stromfluss an eines der Steuerungsmodule, in der Regel das Master-Modul, weitergibt.
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Für die Positionierung des Filtersteuerungs-Moduls und deren signalmäßige Anbindung an die Signalgeber – wie etwa den Stromzwischenstecker der Maschine – oder einen speziellen Sensor am Sperrschieber stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung:
Die beschriebene Anbindung über Kabel ist dann sinnvoll, wenn die Entfernung zwischen dem hier als Master-Modul arbeitenden Filtersteuerungs-Modul und dem anzuschließenden z. B. Signalgeber nicht allzu groß ist.
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Werden mittels der Absauganlage beispielsweise nur wenige Maschinen abgesaugt, die noch dazu räumlich nicht allzu weit auseinander stehen, so kann das Filtersteuerungs-Modul im Bereich dieser Maschinen positioniert und mit den betreffenden Signalgebern, die sich an oder nahe an diesen Maschinen befinden, über Kabel signaltechnisch verbunden werden. Da es sich bei diesem Kabel vorzugsweise um ein Kombinationskabel handelt, das neben der Signalübertragung auch eine Stromübertragung durchführen kann, wird das Filtersteuerungs-Modul über das eine oder die mehreren angeschlossenen Kabel auch mit Strom versorgt, und benötigt selbst somit keinen eigenen Stromanschluss, was die Freiheit bei der Positionierung des Filtersteuerungs-Moduls stark vergrößert.
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Damit befindet sich das Filtersteuerungs-Modul jedoch dennoch weit entfernt von dem Filter, den sie steuern soll.
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Da das Filtersteuerungs-Modul jedoch auch eine Funkeinheit enthält, ist die Verbindung zum Filter auch über Funk möglich.
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Für die vorliegende Erfindung ist alternativ oder ergänzend zu einer Funkeinheit zumindest in dem Master-Modul, z. B. des Filtersteuerungs-Moduls – besser in allen Steuerungsmodulen – auch eine Modulationseinheit vorhanden, welches in der Lage ist, eine Signalübertragung über die vorhandene Elektroinstallation durch Aufmodulieren eines Signals auf die Stromleitung zu übertragen. Dies jedoch erfordert einen Anschluss des Filtersteuerungs-Moduls und ebenso des damit signaltechnisch zu koppelnden Bauteiles an das Stromnetz und damit eine jeweils in der Nähe befindliche Steckdose.
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Diese Alternative ist im Folgenden jeweils nicht mehr separat erwähnt, sondern es ist immer nur von einer Funkverbindung die Rede, was die Alternative der Modulationseinheit mit abdecken soll.
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Das an den Filter zu sendende Signal kann der Filter empfangen, indem er z. B. eine eigene Funkeinheit enthält. Ist dies nicht der Fall, wird an den Filter über ein nur kurzes Kabel wiederum eine weiteres Filtersteuerungs-Modul angeschlossen, das lediglich als Funkempfänger benutzt wird, da die eigentliche Verarbeitung der Eingangssignale bei dem ersten Filtersteuerungs-Modul in der Nähe der Maschinen bereits erfolgt ist.
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Das zweite, lediglich als Funkeinheit benutzte Filtersteuerungs-Modul nahe am Filter erkennt anhand des von dem ersten Filtersteuerungs-Modul erhaltenen Signals und insbesondere an dessen Struktur, dass es sich bereits um ein Ausgangssignal eines Filtersteuerungs-Moduls handelt, das von dem zweiten Filtersteuerungs-Modul nicht mehr bearbeitet werden muss.
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Eine separate Ventilatorsteuerung ist in diesem Fall nicht vorhanden, da der Absaugventilator beispielsweise über eine zentrale bauseitige, bereits vorhandene, Steuerung geschaltet wird oder permanent läuft, also zu Arbeitsbeginn eingeschaltet und zu Arbeitsende abgeschaltet wird.
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C: Zusätzliches Schiebersteuerungs-Modul:
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Für den Fall, dass die Stellung eines Sperrschiebers nicht nur detektiert, sondern von der Entstaubungsanlagen-Steuerung der Sperrschieber auch aktiv betätigt (geöffnet oder geschlossen) werden soll, ist hierfür ein Schiebersteuerungs-Modul notwendig, das vorzugsweise direkt am entsprechenden Sperrschieber und dessen Schieberantrieb, in der Regel einem Elektromotor, angeordnet ist.
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Dies erfolgt aufgrund eines erhaltenen Signals über den Einschaltzustand der entsprechenden Maschine, und die bewirkte Schieberbewegung wird an das Master-Modul weitergemeldet.
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Das Schiebersteuerungs-Modul wird mit dem Master-Modul – in der Regel dem Filtersteuerungs-Modul – wiederum mittels der beschriebenen Kabel signaltechnisch verbunden oder mittels Funk, wobei dann natürlich auch das Schiebersteuerungs-Modul eine Funkeinheit enthalten muss.
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Bei Anbindung mittels Kabeln wird durch Verwendung der beschriebenen Kombinationskabel nur an einem der beiden beteiligten Module ein Stromanschluss benötigt, während das jeweils andere Steuerungsmodul über das Kombinationskabel mit Strom versorgt wird und keinen eigenen Stromanschluss an das Stromnetz benötigt.
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Die einzelnen Schiebersteuerungen können – falls nicht das Filtersteuerungs-Modul, sondern das Ventilatorsteuerungs-Modul als Master-Modul fungiert – auch direkt an das Ventilatorsteuerungsmodul angebunden werden.
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D: Filtersteuerungs-Modul mit zusätzlichem Ventilatorsteuerungs-Modul:
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Wenn der vorhandene Absaugventilator oder die mehreren Absaugventilatoren über eine Ventilatorsteuerung spezifisch gesteuert werden soll, erhält die Ventilatorsteuerung das diesbezügliche Signal über die laufenden Maschinen, also die aufsummierten offenen Kanalquerschnitte, von dem Filtersteuerungs-Modul, in aller Regel über wiederum eines der gleichzeitig Signal und Strom übertragenden gesteckten Kombinationskabel.
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Diese Kombinationskabel – und natürlich auch das Rückkopplungskabel, welches an die gleichen Buchsen passen muss – weisen eine spezifisch gestaltete Querschnittsform und/oder Pinanordnung auf, so dass keine andere Kabelart versehentlich dort eingesteckt werden kann.
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Sofern das Ventilatorsteuerungs-Modul zu weit von dem Filtersteuerungs-Modul entfernt ist und eine Kabelverlegung dazwischen zu aufwendig wäre, kann dies wiederum auch z. B. mittels Funk realisiert werden.
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Da die Ventilatorsteuerung jedoch meist keine eigene Funkeinheit enthält, wird zu diesem Zweck an der Ventilatorsteuerung wiederum über ein meist nur sehr kurzes Kombinationskabel am Ort der Ventilatorsteuerung ein zusätzliches Filtersteuerungs-Modul angesteckt, das auch in diesem Fall wiederum nur als Funkempfänger für das von dem anderen eigentlichen Filtersteuerungs-Modul kommende Signal dient, welches die Ventilatorsteuerung zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Ventilators benötigt.
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Denn gerade bei größeren Fertigungshallen ist es häufig so, dass sich im Gegensatz zu den produzierenden Maschinen die Filter der Entstaubungsanlage unmittelbar oberhalb der großen und deshalb häufig außerhalb der Produktionshalle im Freien angeordneten Staubsilos befinden, während sich der oder die Absaugventilatoren wahlweise innerhalb oder außerhalb des Gebäudes befinden können, abhängig von Lärmbelastbarkeit, Ausnutzung der Abwärme der Ventilatoren etc., jedoch immer vor der Verzweigung zwischen Rückluftleitung und Fortluftleitung.
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Dadurch sind fast immer große Entfernungen zwischen den Filtern einerseits und den produzierenden Maschinen andererseits bei größeren Produktionsstätten gegeben.
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Somit ist klar, dass die Absauganlagensteuerung hinsichtlich der enthaltenen Komponenten frei zusammengestellt werden kann und die Signalübertragung z. B. zu und von dem Filtersteuerungs-Modul wahlweise per gesteckten Kabeln, Funk oder Stromleitungs-Aufmodulation erfolgen kann, wobei abhängig vom gewählten Weg dann gegebenenfalls das Filtersteuerungs-Modul mangels Stromversorgung über das Kombinationskabel einen eigenen Stromanschluss benötigt.
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E: Mit Reststaubsteuerungs-Modul:
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Wenn der Baukasten ein separates Reststaub-Steuerungs-Modul umfasst, ist dieses in einem eigenen Gehäuse untergebracht und weist wenigstens zwei Steckerbuchsen auf, nämlich eine für die Ansteuerung der Umschaltung zwischen Fortluft und Innenluft, und enthält vorzugsweise auch eine Funkeinheit, insbesondere die gleiche Funkeinheit wie das Filtersteuerungs-Modul und eine als Signaleingang von einem Reststaubsensor.
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Denn die Reststaubsteuerung agiert auf Basis der Signale des Reststaub-Sensors, der stromabwärts des Filters im Rückluftkanal angeordnet sein muss i. d. R in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist und ebenfalls meistens eine Funkeinheit enthält, und schaltet um zwischen Rückluft und Fortluft, durch Ansteuerung einer Klappe, die ebenfalls stromabwärts des Filters, aber unter Umständen weit dahinter, in dem Rückluftkanal vorhanden sein muss, je nachdem, ob der vom Reststaubsensor gemessene Staubgehalt in Abhängigkeit des Volumenstromes über oder unter einem im Reststaubsteuerungsmodul und/oder im Master-Modul hinterlegten Grenzwert liegt.
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Der gemessene Reststaubgehalt wird meistens auch an das Master-Modul übertragen und an einem für den Benutzer einsehbaren Display am Master-Modul oder separat angeordnet angezeigt.
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Dementsprechend wird das Reststaubsteuerungs-Modul entweder an der einen oder der anderen der beiden Stellen angeordnet und ist dann von dem jeweils anderen Bauteil unter Umständen weit entfernt, weshalb zur Überwindung dieser Entfernung die Funkeinheit sinnvoll ist. An dem anderen Bauteil kann dann wieder über ein kurzes Kabel vor Ort ein z. B. Filtersteuerungs-Modul angeschlossen werden, das dann wiederum nur als Funkeinheit benutzt wird.
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F. Mit Funkenlöschsteuerungs-Modul:
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Wenn der Baukasten ein eigenes Funkenlöschsteuerungs-Modul umfasst, ist auch dieses Modul entweder im Gehäuse des Mastermoduls oder in einem eigenen Gehäuse untergebracht, welches wiederum mindestens zwei Steckerbuchsen oder/und eine Funkeinheit aufweist:
Mindestens eine Steckerbuchse wird benötigt, um wenigstens einen Funkensensor als Signalgeber anzuschließen.
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Wenn dieser auftretende Funken meldet, setzt die Funkenlöschsteuerung die Funkenlöschvorrichtung in Gang, die durch Ausbringen eines Löschmittels – je nach Anordnung in einem der Kanäle oder im Filter oder in dem Staubsammelsilo – ein Löschmittel ausbringt, und die Funken ablöscht.
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Gegebenenfalls kann zur Absicherung z. B. stromabwärts der Funkenlöschvorrichtung ein weiterer Funkendetektor als Signalgeber vorhanden sein, der ebenfalls mit der Funkenlöschsteuerung verbunden ist, und überprüft, ob hinter der Funkenlöschvorrichtung tatsächlich keine Funken mehr auftreten.
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Da der Funkendetektor und die Funkenlöschvorrichtung in der Regel nicht allzu weit voneinander entfernt sind, kann meistens die Funkenlöschsteuerung mit dem Funkendetektor als Signalgeber über ein Kabel verbunden werden, so dass diese beiden Komponenten in der Regel keine Funkeinheit enthalten.
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Falls jedoch eine oder mehrere Funkenlöschsteuerungs-Module mit Funkendetektoren an ganz unterschiedlichen Stellen der Absauganlage als Signalgeber verbunden sein müssen, ist auch in diesem Fall eine Funkverbindung und damit in den entsprechenden Modulen eine Funkeinheit notwendig.
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Hierüber wird dann an das Master-Modul das entsprechende Signal gesandt, dass zu viele Funken auftreten – entweder trotz Löschung oder weil gar keine Funkenlöschvorrichtung, sondern nur eine Funkendetektion, vorhanden ist – so dass als Folge hiervon das Master-Modul die Absaugung abschaltet.
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G: Mit eigener Stromerzeugung/Umwandlung:
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Selbst wenn das Filtersteuerungs-Modul über das Kombinationskabel Strom von dem angeschlossenen z. B. Stromstecker oder einem anderen Sensor erhält, benötigt sie für den eigenen Betrieb, z. B. im Ausland bei anderer Netzspannung, eine andere Spannung als die angelieferte Spannung.
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Zu diesem Zweck enthält das Filtersteuerungs-Modul – und zwar vorzugsweise im Deckel des Gehäuses – einen Trafo zum entsprechenden Umwandeln auf die benötigte Spannung.
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Da das Filtersteuerungs-Modul auch über überhaupt keinen Stromnetzanschluss verfügen kann – wenn sie weder über ein Kombinationskabel noch über eine angeschlossene Stromsteckdose mit Strom versorgt wird – kann es sinnvoll sein, in oder mit dem Filtersteuerungs-Modul – und dann wiederum vorzugsweise auch im Deckel des Gehäuses – einen eigenen Stromerzeuger vorzusehen, der mittels eines in der Umgebung vorhandenen physikalischen Parameters wie Druck, Temperatur oder Luftströmung angetrieben wird, z. B. ein Lüfterrad im Kanal, das von der Luftströmung angetrieben wird.
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Sofern Trafo und/oder Stromerzeuger nicht gemeinsam im Deckel Platz finden, sind unterschiedliche Deckel für das Gehäuse des Filtersteuerungs-Moduls im Bausatz enthalten, das wahlweise benutzt werden können.
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Auch ein separater Deckel mit darin untergebrachten integrierten Rüttel-Ventilen, Pneumatikventilen oder Pilotventilen, die andere z. B. Ventile steuern, ist für spezielle Ausbauformen als Bestandteil des Bausatzes sinnvoll.
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In einer bevorzugten Ausführungsform passt das Gehäuse der Ventilatorsteuerungs-Modul oder jedes anderen Moduls auch genau auf das Gehäuse des – dann ohne Deckel benutzten – Filtersteuerungs-Moduls oder eines anderen Moduls, vorzugsweise indem Filtersteuerungs-Modul und Ventilatorsteuerung über das gleiche Gehäuse und auch die gleichen Deckel verfügen. Dann können Ventilatorsteuerung und Filtersteuerungs-Modul aufeinander gesetzt und deren Gehäuse gegeneinander verschraubt werden.
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Des Weiteren umfasst die Ventilatorsteuerung vorzugsweise auch einen Frequenzumrichter, um den einen oder die mehreren angeschlossenen Ventilatoren hochzufahren bzw. auf unterschiedlichen Leistungsstufen laufen zu lassen.
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In diesem Fall enthält die Ventilatorsteuerung dann auch einen Differenzdruckmesser oder Unterdruckmesser, mit z. B. Steckerbuchsen für Signalgeber, die den Druck in der Absauganlage vor und hinter dem Filter oder den Unterdruck im Kanal messen, so dass die Ventilatorsteuerung in Abhängigkeit des daraus ermittelten Differenzdruckes den die Filter reinigt und Frequenzumrichter steuert.
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Mit dem gleichen Signal kann auch ein separates Filtersteuerungs-Modul auch die Filterreinigung steuern.
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Ebenso kann die Ventilatorsteuerung einen z. B. einstellbaren Zeitschalter enthalten, um beim Abschalten einer oder insbesondere der letzten angeschlossenen Maschine den Absaugventilator hierzu zeitversetzt abzuschalten bzw. auf die nächste Leistungsstufe herunterzuschalten, um den im Luftkanal vorhandenen Staub noch zuverlässig abzusaugen.
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Des Weiteren wird die Ventilatorsteuerung vorzugsweise am Gehäuse, insbesondere in einem speziellen hierfür vorhandenen Deckel, einen Schalter zum manuellen In-Gang-Setzen des Absaugventilators, also unabhängig vom Einschaltzustand der Maschinen oder/und gegebenenfalls ein Drehrichtungskontrolle z. B. durch eine Leuchtanzeige, aufweisen.
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Damit die Ventilatorsteuerung den mindestens einen Absaugventilator wirklich bedarfsgerecht steuern kann, enthält die das Master-Modul bzw. das- Ventilatorsteuerungs-Modul vorzugsweise auch ein Zählwerk, welches mindestens die Anzahl der derzeit arbeitenden und abzusaugenden Maschinen hoch- und herunterzählt, insbesondere einschließlich der Querschnitte der von den einzelnen Maschinen herangeführten Zuluftkanäle, denn genau daraus errechnet sich letztendlich der Bedarf an Absaugleistung, also der benötigte Volumenstrom.
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Die Querschnitte müssen natürlich eingangs in die Absauganlagensteuerung einmal manuell mittels einer geeigneten Eingabeeinheit oder Eingabemethode eingegeben werden, sofern die Steuerung nicht über eine diesbezügliche Inbetriebnahme-Automatik verfügt, die dies selbsttätig ermittelt, z. B. über minimal oder maximal einzuhaltenden Volumenstrom.
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Eine geeignete Eingabemethode besteht darin, beim ersten Einschalten der Anlage und deren Steuerung mehrmals kurz hintereinander ein- und wieder auszuschalten, wobei die Zeitdauer des Ein- und Ausschaltens wie folgt von der Anlagensteuerung, also dem Master-Modul, interpretiert wird:
- – Zeitdauer erstes Einschalten = %ualer Anteil des Querschnittes des ersten Zufuhrkanals am Gesamtquerschnitt aller Zufuhrkanäle,
- – Zeitdauer erste Einschaltunterbrechung = gewünschte Nachlaufzeit der Absaugung nach Abschalten der Maschine am ersten Zufuhrkanal,
- – Zeitdauer zweites Einschalten = %ualer Anteil des Querschnittes des zweiten Zufuhrkanals am Gesamtquerschnitt aller Zufuhrkanäle,
usw.
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H: Mit Funkverstärker:
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Sofern die Funkeinheit in einem anderen Modul oder einem der Signalgeber eingebaut oder ein separates Modul ist und einen Funkverstärker enthält, kann diese lediglich als Funkverstärker zur Verlängerung einer Funkübertragungsstrecke zu und von dem eigentlichen, als Steuerung arbeiteten Master-Modul benutzt werden.
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Zusätzlich zum Funkverstärker ist in der Funkeinheit eine Software installiert, welche die empfangenen Daten weitersendet wie in einem Wireless-LAN Netzwerk zu allen im Empfangsbereich befindlichen weiteren Empfängern, die an Steuerungs-Modulen oder Signalgebern vorhanden sein können.
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I: Mehrere Arten von Steckerbuchsen:
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Wenn die Steckerbuchsen an den Steuerungs-Modulen unterteilt sind in Geberanschlussbuchsen und Busanschlussbuchsen, stehen die Geberanschlussbuchsen zum Anschließen der unterschiedlichsten Signalgeber als auch weitere Module zur Verfügung, während die Busanschlussbuchsen zum Anschließen eines Datenbusses dienen und hierüber z. B. an einem Filtersteuerungs-Modul etwa ein PC angeschlossen werden kann zum Auswerten oder zum Programmieren oder Parametrieren des Filtersteuerungs-Moduls, oder darüber ebenso mehrere Filtersteuerungs-Module oder andere Steuerungsmodule miteinander gekoppelt werden können.
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Sofern das Filtersteuerungs-Modul nicht nur einen, sondern zwei getrennte Funkeinheiten enthält, die insbesondere auf getrennten Frequenzen arbeiten – was jedoch selten der Fall sein wird – kann die eine Frequenz zur Übertragung der Signale nur von Sperrschiebern oder einer anderen spezifizierten Sensorart verwendet werden, während auf einer anderen Frequenz eine andere Sensorart oder alle anderen Sensorarten übertragen werden.
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Sofern der Baukasten nicht nur eine Ventilatorsteuerung, sondern mehrere verschiedene Ventilatorsteuerungen für unterschiedliche Leistungsstufen der Ventilatoren enthält, kann der Baukasten für sehr unterschiedlich große Absauganlagen gleichermaßen verwendet werden.
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K: Verschiedene Arten von Signalgebern:
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Der Bausatz umfasst natürlich auch die diversen Signalgeber, welche den Steuerungsmodulen die benötigten Eingangssignale liefern: Zum einen sind dies die bereits erwähnten Signalgeber, die den Stromfluss zu einer der angeschlossenen Maschinen oder die Stellung eines Sperrschiebers in einem Kanal detektieren.
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Mobile Absauganlagen, beispielsweise größere Industriesauger, werden häufig zu einer benötigten Maschine gefahren, und ein von der Maschine die Luft absaugender Zufuhrkanal, meist in Form eines Schlauches, in einen entsprechenden Anschluss des Industriesaugers gesteckt.
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Zu diesem Zweck muss die Verschlussklappe dieses Anschlusses geöffnet werden, und die Stellung dieser Verschlussklappe (offen oder geschlossen) kann von einem dort vorhandenen Schalter durch ein gestecktes Kabel oder per Funk an das Master-Modul übertragen werden.
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Für die Detektion des Einschaltzustandes einer Maschine gibt es außer den angesprochenen Stromzwischensteckern oder Wandlerspulen auch einen speziellen Maschinenfunkadapter als Signalgeber, der in eine entsprechende Buchse der Maschine nur eingesteckt werden muss.
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Zum anderen sind dies Signalgeber, die beispielsweise den Über- oder Unterdruck an einem bestimmten Punkt der Entstaubungsanlage messen, oder die Temperatur, das Auftreten von Funken, den Füllstand im Staubsammelsilo oder ähnliches.
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Eine weitere Variante eines Signalgebers ist ein mobiler Funkschalter, der z. B. batteriebetrieben ist und keinerlei Kabelanbindung benötigt und als Fernbedienung eingesetzt werden kann:
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Er kann an der momentan benötigten Maschine z. B. per Magnet befestigt werden und sein Betätigen öffnet dann per Funk z. B. den zugehörigen Sperrschieber und/oder meldet an das Master-Modul die Schiebeöffnung bzw. Absaugbedarf an dieser Maschine.
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Zum anderen gibt es Signalgeber, die gleichzeitig auch Signalempfänger sind, z. B. die Schiebesteuerungs-Module oder analog arbeitende, aktive Stromzwischenstecker.
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Alle diese Signalgeber können entweder direkt per Kabel am Master-Modul eingesteckt werden, oder auch an einem Slave-Modul eingesteckt werden, von dem dann die Signale z. B. per Funk an das Master-Modul übertragen werden, oder die Signalgeber können eigenständig in einem Gehäuse untergebracht sein, in welchem auch eine Funkeinheit integriert ist.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a: die Hauptkomponenten der Anlagensteuerung,
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1b: eine mögliche Gestaltung der Anschlussbuchse und des Anschlusssteckers,
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1c: einen Gehäusedeckel,
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2a: miteinander verschraubte Steuerungen,
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2b: Stromzwischenstecker,
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3a: eine Anlage in einer ersten Aufbauform,
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3b: eine Anlage in einer anderen Aufbauform und
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3c: eine Anlage mit einer sehr einfachen Aufbauform, und
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4: das generelle Aufbauprinzip
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3a zeigt in einer schematischen Darstellung eine Entstaubungsanlage, deren Steuerung durch den erfindungsgemäßen Baukasten erstellt werden soll. Mit Hilfe einer solchen Entstaubungsanlage wird staubbeladene Abluft z. B. aus einer Produktionshalle, abgesaugt, gefiltert und danach in der Regel im gereinigten Zustand demselben Gebäude wieder zugeführt, um die darin enthaltene Wärmeenergie nicht durch Abgabe der erwärmten Luft an die Umgebung zu verschwenden.
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Zu diesem Zweck wird die staubbeladene Luft über einzelne Zufuhrkanäle 102a, b möglichst direkt an den einzelnen Staub-Entstehungsstellen, meist produzierenden Maschinen 112a, b ..., wie etwa Schweißstationen, über meist flexible Schlauchkanäle, abgesaugt und zunächst meist einem der Absaughauptkanäle 101a, b, c zugeführt, die sich in der Regel noch vor dem zentralen Staubfilter 103 zu einem einzigen Hauptkanal vereinigen.
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Mit Hilfe der stromabwärts des Filters 103, mit den einzelnen Filtern 104a, ... angeordneten Absaugventilatoren 106a, b – wobei in mobilen Anlagen meist nur ein einziger Absaugventilator 6a vorhanden ist – wird die abgesaugte Luft durch die Filterkartuschen 104a, b, c, die im Filter 103 eingebaut sind, hindurchgesaugt, wobei der in der Luft enthaltene Staub die Filterkartuschen 104a, b, c nicht durchdringen kann, sondern sich auf deren Oberfläche ansammelt.
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Die so gereinigte Luft wird über einen Rückluftkanal 105, der sich gegebenenfalls in mehrere Teilkanäle aufteilen kann – was jedoch ein mobilen Anlagen ebenfalls selten ist – über darin angeordnete Auslassöffnungen 115a, b wieder als Raumluft der Halle zugeführt.
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Dabei sind die Absaugventilatoren 106a, b ..., die Filter 104a, b ... und der Auffangbehälter 114 gemeinsam in einem fahrbaren Gehäuse 119 untergebracht, an welches sowohl die Hauptkanäle 101a, b, c als auch der Rückluftkanal 105 anschließbar sind, nach dem dieses Gehäuse 119 der Entstaubungsanlage an die optimale Stelle innerhalb des Gebäudes bzw. der Halle positioniert wurde.
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Da die sich auf der Oberfläche der Filterkartuschen 104a, 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 109a, b ... von einer Druckluftquelle 108 aus, so dass die Druckluft die Filterkartuschen 104a, b in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung der zu reinigenden Luft schnell durchströmt und den angesammelten Schmutz von der Oberfläche löst, der daraufhin in den unter den Kartuschen 104a ... angeordneten Auffangbehälter 114 des Filters fällt und sich dort sammelt.
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Wenn der Füllstand im Auffangbehälter 114 eine bestimmte Höhe erreicht oder überschritten hat, wird der dort angesammelte Staub über eine Austragsleitung 123 entleert.
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Dabei ist jeder einzelne Zufuhrkanal 102a, b mit einem eigenen Sperrschieber 122a, b verschließbar, der geschlossen ist, wenn die entsprechende Maschine 112a, b nicht arbeitet, um den von den Ventilatoren 106a, b zu bewältigenden Volumenstrom möglichst gering zu halten.
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Ferner sind in den Zufuhrkanälen 102a, b meist kurz vor den Mündungen der einzelnen Absang-Hauptkanäle 101a, b in den Hauptkanal Brandschutzklappen 33a, b, c vorhanden, die bei Bedarf automatisch geschlossen werden, falls in einem Teil der Absauganlage ein Feuer ausbricht.
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Im einen Rückluftkanal 105 ist stromabwärts des Filters – in diesem Fall noch vor den Abluftventilatoren 106a, 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.
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In 3a kann ferner eine Funkenlöschung 30 vorhanden sein.
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In 3a sind ferner mehrere Absaugventilatoren 106a, b, ... nebeneinander vorhanden, die je nach Leistungsbedarf einzeln oder in beliebiger Gruppenbildung bis hin zur Gesamtanzahl gleichzeitig im Einsatz sein können.
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Der Bedarf richtet sich danach, welche der einzelnen Sperrschieber 122a, b sich in der offenen Stellung befinden, also welche Maschinen 112a, b in Betrieb sind, was über entsprechende Sensoren (Stromzwischenstecker 10 oder Schiebersteuerungs-Module 16) dem Master-Steuerungs-Modul, hier dem Filter-Steuerungs-Modul 1, gemeldet wird, das daraufhin eine entsprechende Filter-Anzahl von Absaugventilatoren 106a, b... in Betrieb nimmt, unter Vermittlung des Ventilatorsteuerungs-Moduls 2.
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Das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 umfasst dabei auch einen Frequenzumrichter 107, um den einen oder die mehreren Absaugventilatoren 106a, b, ... hochzufahren sowie gegebenenfalls eine – z. B. über Funk angebundene – Eingabeeinheit 35, um in die Steuerung 2 Vorgaben einzugeben, und ebenso eine Hupe 32 als akustisches Warnsignal, zusätzlich zur visuellen Störmeldung am Display.
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Damit das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 die Absaugleistung bedarfsgerecht steuern kann, also bei einem einzigen Absaugventilator dessen Drehzahl verändern kann oder bei mehreren Absaugventilatoren 106a, b – wie im dargestellten Fall – diese in entsprechender Anzahl hochfahren kann, muss das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 den momentanen Bedarf an Absaugleistung kennen, indem sie Eingangssignale z. B. per Funk von den Signalgebern erhält, welche der Maschinen 112a, b .. in Betrieb sind und abgesaugt werden müssen und dementsprechend welche Sperrschieber 122a, ... geöffnet sind.
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In der Regel sind dabei die Antriebe der Sperrschieber 122a, ... mit den Antrieben der Maschinen 112a, b so gekoppelt, dass bei Einschalten der Maschine z. B. 112a, auch der Antrieb des Sperrschiebers 122a Strom erhält und den Sperrschieber 22a in die geöffnete Position bewegt und dort hält.
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Es genügt dann, dass das Ventilator-Steuerungs-Modul 2 ein Signal erhält, ob der Antriebsmotor der Maschine 112a, ... in Betrieb ist oder nicht, also ob der in aller Regel elektrische Antriebsmotor dieser Maschine 112a Strom aus dem Netz zieht oder nicht.
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Aus den vorstehenden Ausführungen wird klar, dass an der Absauganlage zwei Dinge im Wesentlichen getrennt voneinander gesteuert werden müssen, nämlich
- – einerseits Ein- und Ausschalten bzw. Leistungswahl der Absaugventilatoren 106a .., was mittels Master-Steuerungs-Modul entschieden wird und gegebenenfalls an das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 weitergegeben wird zwecks Umsetzung.
- – andererseits Zeitpunkt, Häufigkeit und Dauer der Aktivierung der Filterreinigung, was durch das Filtersteuerungs-Modul 1 erfolgen soll.
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Diese beiden Steuerungs-Module 1 und 2 wirken hier per Kabel 5 zusammen als Anlagensteuerung.
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1a zeigt zum einen das Filtersteuerungs-Modul 1 und zum anderen das Ventilatorsteuerungs-Modul 2, die jeweils in einem eigenen Steuerungs-Gehäuse 12, hier in kubischer Form, aufgenommen sind, welches von einem Deckel 12a verschlossen ist, und einen Boden 12b aufweist.
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Das Filtersteuerungs-Modul 1 enthält neben der eigentlichen Filtersteuerung weitere Einheiten, in diesem Fall eine Funkeinheit 3, um drahtlos z. B. mit anderen Modulen oder Signalgebern kommunizieren zu können.
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Diese Funkeinheit 3 enthält zu diesem Zweck jedoch nicht nur einen Funksender 3a1 ..., sondern auch einen Funkempfänger 3b1 ... und darüber hinaus einen meist Software unterstützten Funkverstärker 3c, für den Fall, dass eine Funkstrecke von der Entfernung zu groß ist und über einen Verstärker vermittelt werden muss. Darüber hinaus können für bestimmte Anwendungen Funksender 3a1, 3a2 und Funkempfänger 3b1, 3b2 jeweils doppelt vorhanden sein, um auf zwei getrennten Frequenzen, also Kanälen, senden und empfangen zu können, also Funkverkehr für zwei prinzipiell getrennte Zwecke durchführen zu können, beispielsweise auf dem einen Kanal nur Funksignale von Sperrschiebern zu bearbeiten und auf dem anderen Kanal alle anderen Signale.
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Auf der Außenseite des Gehäuses weist das Filtersteuerungs-Modul mehrere Anschlussbuchsen 4 auf, die eine von Standardanschlussbuchsen abweichende Gestaltung und/oder Pinanordnung aufweisen – wie in 1b für die Buchse und den zugehörigen Stecker dargestellt – die wahlweise für Füllstand, Druck, Ventilstellung oder andere Signale als Eingang oder Ausgang benutzt werden können.
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Diese Anschlussbuchsen 4 dienen als Geberanschlussbuchsen 4a dem Anstecken eines Kabels, etwa kombinierten Signal-Stromübertragungskabels 5, von dem Filtersteuerungs-Modul 1 zu einem anderen Modul.
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Daneben weist das Filtersteuerungs-Modul 1 eine Bus-Anschlussbuchse 4b auf, das keine Stromübertragung enthält und dem Anschluss eines PCs dient oder der reinen Datenübertragung über einen Datenbus an weitere Module wie etwa ein weiteres Filtersteuerungs-Modul 1 oder an einem PC dient, was jedoch alternativ auch per Funk erfolgen kann.
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Im Deckel 12a des Steuerungs-Gehäuses 12 des z. B. Filtersteuerungs-Moduls 1 ist – wie in 1 c schematisch dargestellt – ferner ein Trafo 13 untergebracht, um den z. B. über eine Anschlussbuchse 4 angelieferten Strom auf die von dem Filtersteuerungs-Modul 1 benötigte Betriebspannung zu transformieren.
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Zusätzlich oder alternativ kann im Deckel 12a auch ein Stromgenerator 14 angeordnet sein, der Strom für den Betrieb des Filtersteuerungs-Moduls 1 erzeugt aus den physikalischen oder chemischen Umgebungsbedingungen am Einsatzort, also aus Druck, Temperatur, Luftströmung oder ähnlichem. Ein bevorzugter Fall wird hier das Ausnützen der Luftströmung in den Zufuhrkanälen oder Rückluftkanälen sein.
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Wie 1a weiterhin zeigt, ist in dem Steuerungs-Gehäuse 12 der Ventilatorsteuerungs-Moduls 2 die eigentliche Ventilatorsteuerung 2 untergebracht, jedoch keine Funkeinheit.
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Auch das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 weist an der Außenseite ihres Steuerungs-Gehäuses 12 die erwähnten Geberanschlussbuchsen 4a für kombinierte Strom- und Datenübertragung wie das Filtersteuerungs-Modul 1 auf, wovon mindestens zwei vorhanden sind, von denen mindestens eine für den Anschluss von Differenz-Druck-Sensoren und die andere für das Ansteuern der Reinigungsvorrichtung benötigt wird.
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Des Weiteren ist am Steuerungs-Gehäuse 12 ein Ein-/Ausschalter 15 mit Hand/Automatik-Umschalter für die Ventilatoren 106a, ... angebracht, um diese manuell ein- und ausschalten zu können. Dieser Ein-/Ausschalter 15 ist vorzugsweise im Deckel 12a untergebracht, so dass der Baukasten unterschiedliche Deckel umfassen kann, nämlich wahlweise mit und ohne einem solchen Ein-/Ausschalter 15, Trafo 13 und/oder Stromgenerator 14.
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Die mindestens zwei Anschlussbuchsen 4a können über ein Rückkopplungskabel 6 direkt miteinander verbunden werden, für den Fall, dass die Anlagensteuerung nur aus einem Ventilatorsteuerungs-Modul 2 bestehen soll, denn in diesem Fall verfügt die Anlage über kein eigenes Filtersteuerungsmodul.
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1b zeigt in der Aufsicht links eine Anschlussbuchse 4 und rechts einen dazu passenden Stecker.
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Bei der Anschlussbuchse 4 ist erkennbar, dass im die Pins umgebenden Kragen, in welchen der Stecker eingesteckt wird, wenigstens eine Aussparung 7 vorhanden ist, in die eine entsprechende Nase 9 des dazu passenden Steckers beim Einstecken eingreift. Diese Aussparung 7 kann jedoch durch ein einzusteckendes Passstück 8 verschlossen werden, und ebenso kann von dem entsprechenden Stecker die entsprechende Nase 9 abgebrochen werden, weshalb sie vom Querschnitt her vorzugsweise T-förmig ausgebildet ist.
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Eine ebenso gestaltete Buchse befindet sich an dem Stromzwischenstecker 10 oder an der Maschine 112a .., um dort den Stromfluss zu erfassen.
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Auf diese Art und Weise können einzelne Anschlussbuchsen 4 an dem Filtersteuerungs-Modul 1 oder der Ventilatorsteuerung 2 individualisiert werden, und in gleicher Weise die drin einzusteckenden Kabel individualisiert werden, um eine spezifische Verbindung vorgegebener individualisierter Anschlussbuchsen 4a und damit für einen vorbestimmten Zweck mittels eines passenden Kabels zu erreichen.
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Abmessungen und auch Pinanordnungen der Anschlussbuchse 4 als auch des zugehörigen Steckers sind so gewählt, dass sie nicht mit Standardbuchsen und Steckern aus dem Bereich der Elektrotechnik übereinstimmen.
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2a zeigt ein Ventilatorsteuerungs-Modul 2, das mit der offenen Unterseite ihres Steuerungs-Gehäuses 12 auf die offene Oberseite des Steuerungs-Gehäuses 12 eines Filtersteuerungs-Moduls 1, das also keinen Deckel aufweist, aufgesetzt ist, wobei die Steuerungs-Gehäuse 12 miteinander verschraubt sind. Dies ist möglich, wenn die Steuerungs-Gehäuse 12 von dem Filtersteuerungs-Modul 1 und Ventilatorsteuerungs-Modul 2 die gleichen Abmessungen in der Aufsicht betrachtet besitzen und insbesondere identisch sind.
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2b zeigt einen Strom-Zwischenstecker 10, der in die Stromanschlussleitung 21 einer Maschine 112a zwischengesteckt werden kann und der detektiert, ob die Maschine 112a eingeschaltet ist, also Strom aus dem Netz entnommen wird, oder nicht.
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Zu diesem Zweck ist in dem Stromzwischenstecker 10 beispielsweise eine den Stromfluss kontaktlos detektierende Wandlerspule 14 eingebaut.
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Ob Strom fließt oder nicht, kann per Funkeinheit 3 oder über die alternativ wenigstens eine vorhandene Anschlussbuchse 4 von dem Strom-Zwischenstecker 10 weitergemeldet werden.
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Der Stromzwischenstecker 10 ist also einer der Sensoren, der über ein Kombinationskabel 5 mit z. B. einem Filtersteuerungs-Modul 1 verbunden wird, damit dieses einerseits die Information über Betrieb oder Nichtbetrieb der angeschlossenen Maschine erhält und auf diesem Wege auch ihren Betriebsstrom.
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Mit Hilfe dieser Bausteine können unterschiedliche Anlagensteuerungen auf einfache Art und Weise und ohne vom Elektriker durchzuführende, aufwendige Installationsarbeiten erstellt werden.
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Die Stromzwischenstecker 10 besitzen nicht immer integrierte Funkeinheiten. Wenn von einem der Stromzwischenstecker 10 ein Signal per Funk drahtlos über eine weite Strecke gesendet werden soll – oder von einem aktiven Stromzwischenstecker 10, der den Stromschluss schalten kann, auch empfangen werden soll – wird an eine der Anschlussbuchsen 4 des Stromzwischensteckers 10 zu diesem Zweck ein Modul mit Funkeinheit 3 angeschlossen, das dann ausschließlich als Funkstation dient.
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Die 3b und 3c zeigen andere Konfigurationen von Entstaubungsanlagen und der zugehörigen Anlagensteuerung, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Bausatz zusammengestellt werden können:
In 3b ist in der Aufsicht eine Produktionshalle gezeichnet, in der mehrere produzierende Maschinen 112a–f aufgestellt sind.
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An einer Stirnseite der Halle befindet sich auf der Außenseite der Halle die Filteranlage mit Filtern 104a–c und einem daran angeordneten Filtersteuerungs-Modul 1, während sich an gleicher Stelle noch im Inneren der Halle mehrere Absaugventilatoren 106a, b... befinden, die von einem Ventilatorsteuerungs-Modul 2 gesteuert werden.
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Von den Sensoren an den einzelnen Maschinen 112a, b, ..., die hier als Stromzwischenstecker 10a, ... ausgebildet sind, erhält das Filtersteuerungs-Modul 1 seine Signale wie bei Maschine 112a entweder per Kombinationskabel 5 – und dann auch über dasselbe Kabel 5 den benötigten Betriebsstrom – oder per Funk, was bei den weiter entfernten Maschinen 112b–f der Fall ist, und zwar über die Funkeinheit 3 der Stromzwischenstecker 10b, c oder der Schiebsteuerungs-Module 16, die daran angeschlossen sind.
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Das Ventilatorsteuerungs-Modul 2 ist mit dem Filtersteuerungs-Modul 1 wahlweise – abhängig von der Entfernung – über ebenfalls ein Kombinationskabel 5 gekoppelt oder auch über Funk. Dann jedoch ist wie alternativ in 3b eingezeichnet, an diesem Ventilatorsteuerungs-Modul 2 eine weiteres Filtersteuerungs-Modul 1 per Kabel angeschlossen, das dann lediglich als Funküberträger zu dem eigentlich als Filtersteuerung arbeitenden Filtersteuerungs-Modul 1 dient.
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In 3b ist – ebenso wie in 3a – ferner ein Reststaubsteuerungs-Modul 17 vorhanden, der in einem separaten Gehäuse untergebracht ist, und die Stellung der Klappe 113 steuert, die die von den Filtern 104a, ... kommende Rückluft wahlweise in den Rückluftkanal 105 umleitet, der im Inneren der Produktionshalle ausläuft, oder in den Fortluftkanal 116, der die Luft wegen zu hohem Staubanteil ins Freie abgibt.
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Das Reststaubsteuerungs-Modul 17 ist mit einem speziellen Sensor verbunden, dem Reststaubsensor 11, der den Reststaubgehalt zwischen den Filtern 104a, b und der Schaltklappe 113 misst. Sowohl der Reststaubsensor 11 als auch das Reststaubsteuerungs-Modul 17 weisen wiederum dieselben Anschlussbuchsen 4a .. auf und können mittels eines Kombinationskabels 5 verbunden werden.
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Ebenso ist der separate Reststaubsensor 11 mit dem Filtersteuerungs-Modul 1 verbunden, und zwar in 3b aufgrund geringer Entfernung wiederum mittels eines der Kombinationskabel 5, in 3a wegen der größeren Entfernung per Funk, weshalb dort der Reststaubsensor 11 per kurzem Kabel mit einer dort vor Ort angeordneten weiteren Filtersteuerungs-Modul 1 gekoppelt ist, das wiederum nur als Funküberträger dient.
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3c zeigt eine gegenüber den 3a und b sehr viel einfachere Konstellation, bei der in einer Produktionshalle beispielsweise nur drei Produktionsmaschinen 112a–c stehen, die jedoch nicht immer gleichzeitig betrieben werden, sondern meistens nur abwechselnd.
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Deshalb ist hierfür eine sehr einfache, mobile Entstaubungsanlage ausreichend, die wahlweise immer in die Nähe der momentan produzierenden Maschine, z. B. 112b, geschoben und mit dieser oder mehreren benachbarten Maschinen über einen schlauchförmigen flexiblen Absaughauptkanal 101 für das Absaugen von Luft verbunden wird.
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An dieser mobilen Entstaubungsanlage ist an deren Gehäuse außen ein Filtersteuerungs-Modul 1 und ein Ventilatorsteuerungs-Modul 2 angeordnet, wie sie hinsichtlich ihrer einzelnen Steuerungs-Gehäuse 12 aneinander gesetzt und miteinander verschraubt sind, wie in 2a erläutert.
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Das Filtersteuerungs-Modul 1 ist mit dem Schiebersteuerungsmodul 16 am Sperrschieber der abzusaugenden Maschine 112b verbunden, der sein Eingangssignal vom den Stromfluss detektierenden Stromzwischenstecker 10 in der Stromleitung 21 der Maschine 112b erhält, und da die mobile Entstaubungsanlage ja in die Nähe der Maschine geschoben wird, ist die Entfernung so gering, dass dies problemlos über Kombinationskabel 5 möglich ist.
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4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Entstaubungsanlagensteuerung 20 aus dem modularen Baukasten gemäß der Erfindung:
Dabei fungiert ein Steuerungsmodul, in diesem Fall das Filtersteuerungsmodul 1a, als Master und ist hierarchisch allen anderen etwaig vorhandenen anderen Steuerungsmodulen, die dementsprechend als Slaves bezeichnet werden können, hierarchisch übergeordnet.
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Diese Slaves können – wie im oberen Drittel dargestellt – aktive, also den durch sie hindurchführenden Stromfluss steuernde, Stromzwischenstecker 10' sein und/oder Schiebersteuerungsmodule 16a–c und/oder ein Reststaubsteuerungsmodul 17 und/oder ein Ventilatorsteuerungsmodul 2a und/oder ein Funkenlöschsteuerungsmodul 18.
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Die Verbindung des als Master dienenden, hier Filtersteuerungsmoduls 1a, mit den als Slaves arbeitenden weiteren Steuerungsmodulen erfolgt wahlweise per Funk oder per Kabel, insbesondere der gleichzeitig Strom übertragenden Kabel 5.
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An den Schiebersteuerungsmodulen 16d und 16c ist dargestellt, dass beide gemeinsam von einem einzigen Signalausgang des Filtersteuerungsmoduls 16b über ein verzweigtes Kabel angesteuert werden können. Bei dem Filtersteuerungsmodul 16b ist ferner der damit verbundene und von diesem angesteuerte Schieberantrieb symbolisch dargestellt und ebenso die damit signaltechnisch verbundene Maschine 112b, von der das Schiebersteuerungsmodul 16b sein Eingangssignal erhält. Alternativ oder zusätzlich kann die Maschine 112b ihren Einschaltzustand auch direkt an das Mastermodul, also das Filtersteuerungsmodul 1a, senden.
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An dem Ventilatorsteuerungsmodul 2a kann unmittelbar oder entfernt ein Display und/oder eine Eingabeeinheit angeordnet sein, und mit dieser Ventilatorsteuerung 2a ist häufig auch signaltechnisch ein Austragsmotor für einen Austrag des angesammelten Staubes aus dem Staubsammelbehälter angekoppelt.
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Das Filtersteuerungsmodul 1a als Master fungiert auf Basis von Eingangssignalen, die es von diversen Signalgebern erhält, beispielsweise einem Funkendetektor, einem Reststaubsensor, einem Drucksensor, einem Schieberstellungssensor, einem Stromzwischenstecker 10, der den Einschaltzustand unterschiedlicher Geräte detektieren kann, oder auch von einem Maschinenfunkadapter 19, der eine hierfür vorgesehene Buchse, deren Form insbesondere den Buchsen in 1b entspricht, in der Maschine z. B. 112a eingesteckt werden kann und deren Einschaltzustand an den Master sendet.
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Eine weitere Möglichkeit ist ein mobiler Schalter, der in der Nähe eines einzuschaltenden Aggregates, z. B. einer Schiebersteuerung, angebracht werden kann und sowohl seine aktive Steuerungsfunktion per Funk durchführt als auch die Weitermeldung der durchgeführten Schalthandlung an das Mastermodul.
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Auch alle übrigen Signalgeber sind signaltechnisch mit dem Master wahlweise drahtlos, insbesondere per Funk, oder per Kabel verbunden, je nach Abstand zueinander, und je nachdem, ob vor allem die Signalgeber eine entsprechende Funkeinheit beinhalten.
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Wie die 4 weiterhin im mittleren Bereich zeigt, kann an ein solches Filtersteuerungsmodul 1a als Master ein weiteres Mastermodul angeschlossen werden, welches beispielsweise die Weiterverarbeitung des angesammelten Filterstaubes oder Ähnliches mit einer separaten Anlagensteuerung steuert, wofür jedoch kommunikativer Austausch zwischen den beiden Anlagensteuerungen und damit deren Mastermodulen notwendig ist.
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Der mittlere Bereich der 4 zeigt ferner, dass das Filtersteuerungsmodul 1a als Mastermodul mit einer Stromerzeugungseinheit, etwa einem kleinen Windrad, gekoppelt sein kann und darüber hinaus auch Aggregate wie einen Elektromotor (beispielsweise einen Rüttelmotor eines Filters) direkt elektrisch angeschlossen hat oder pneumatische Aggregate wie etwa ein Pilotventil oder Reinigungsventil über eine Rohrleitung angeschlossen sein kann, welche an einem Pilotventil in dem Filtersteuerungsventil 1 aus mit Druckluft versorgt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, b ..., 1'
- Filtersteuerungs-Modul
- 2a, b ....
- Ventilatorsteuerungs-Modul
- 3
- Funkeinheit
- 3a
- Funkempfänger
- 3a1, 3a2
- Funkempfänger
- 3b
- Funksender
- 3b1, 3b2
- Funksender
- 3c
- Funkverstärker
- 4
- Anschlussbuchsen
- 4'
- Maschinenbuchse
- 4a
- Geberanschlussbuchse
- 4b
- Busanschlussbuchse
- 5
- Kombinationskabel
- 6
- Rückkopplungskabel
- 7
- Aussparung
- 8
- Passstücke
- 9
- Nasen
- 10; 10'
- Strom-Zwischenstecker
- 11
- Reststaubsensor
- 12
- Steuerungs-Gehäuse
- 12a
- Deckel
- 12b
- Boden
- 13
- Trafo
- 14
- Wandlerspulen
- 15
- Ein-/Aus-Schalter
- 16
- Schiebersteuerungs-Modul
- 17
- Reststaubsteuerungs-Modul
- 18
- Funkenlöschsteuerungs-Modul
- 19
- Maschinenfunkadapter
- 20
- Anlagensteuerung
- 21
- Stromanschlussleitung
- 32
- Hupe
- 33a, b, c
- Brandschutzklappe
- 35
- Eingabeeinheit
- 101
- Absaughauptkanal
- 101a, b
- Hauptkanal
- 102a, b
- Zufuhrkanäle
- 103
- Staubfilter
- 104a
- Filter
- 105
- Rückluftkanal
- 106a, b
- Absaugventilator
- 107
- Frequenzumrichter
- 109a
- Druckluftdüse
- 112a, b
- Maschinen
- 114
- Auffangbehälter
- 115a
- Auslassöffnung
- 116
- Fortluftkanal
- 119
- Gehäuse
- 122a
- Sperrschieber
- 123
- Austragsleitung
