DE102010048208A1 - Device for detecting clogging of filter or filter system used in e.g. fume extraction hood, has microphone detecting and/or processing acoustic signal and converting acoustic signal into electrical signal, which is supplied to electronics - Google Patents

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Abstract

The device (1) has an air duct (3) arranged in an air flow (2) and producing an acoustic signal caused by the air flow. The air duct is designed as a vent hole. A microphone (4) detects and/or processes the acoustic signal. The microphone converts the acoustic signal into an electrical signal, which is supplied to an electronics (5) e.g. microprocessor. A battery (6) produces required energy for the electronics from the air flow. The device is arranged in the airflow between a filter medium i.e. filter mat, and a ventilator. An opening (11) of the vent hole is arranged in a flow direction. An independent claim is also included for a method for operating a device for detecting clogging of filter or filter system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Zusetzung eines Filters und Verfahren zu dessen Betrieb, insbesondere für Filter, welche in oder an einer Luftstromführung vorgesehen sind und wenigstens über ein Filtermaterial und einen Lüfter verfügen.The present invention relates to a device for detecting the clogging of a filter and method for its operation, in particular for filters which are provided in or on an air flow guide and at least have a filter material and a fan.

In einer Vielzahl von Systemen werden in Luft und/oder Gas fördernden Leitungen die verschiedensten Filter mit unterschiedlichen Filtermedien eingesetzt. Die Filtermedien sind dabei häufig als Filtermatten, Filterplatten, Filterringe oder ähnlichem ausgeführt und verschmutzen im laufenden Betrieb. In zahlreichen Anwendungen werden Filtermedien im Luftstrom vor einem saugenden Lüfter oder Ventilator angeordnet wobei die Luft das Filtermedium passiert und im Filtermedium Partikel, wie Staub, Verschmutzungen und/oder Gerüche abgeschieden werden. Die so gereinigte Luft wird vom Lüfter weitertransportiert. Zu ebenfalls klassischen Einsatzgebieten von Filtermedien als Filtermatten oder Filterplatten gehören z. B. viele Dunstabzugshauben, Staubsauger oder Belüftungen für Schaltschränke oder dergleichen.In a variety of systems in air and / or gas conveying lines, a variety of filters are used with different filter media. The filter media are often designed as filter mats, filter plates, filter rings or the like and pollute during operation. In many applications, filter media are placed in the air stream in front of a sucking fan or fan whereby the air passes through the filter medium and particles such as dust, dirt and / or odors are deposited in the filter medium. The cleaned air is transported by the fan. To also classic applications of filter media as filter mats or filter plates include z. As many cooker hoods, vacuum cleaners or ventilation for cabinets or the like.

Mit zunehmender Verschmutzung des Filtermediums verschlechtert sich bekanntermaßen der Luftdurchsatz womit die Absaugleistung oder die Belüftungsleistung solcher Systeme stark abnimmt und die Filtermedien gewechselt werden müssen. Sehr oft wird dies vom Anwender oder dem Bedienpersonal aber nicht oder zu spät bemerkt und es kommt zu unvermeidbaren Folgeschäden wie Ausfall der Absaugung oder der Belüftung wichtiger Anlagen oder Objekten. Auch wird durch die verschmutzten Filtermedien der Energiebedarf des Lüfters stark erhöht, was zum einen unwirtschaftlich ist und die Belastung für den Lüfter erhöht, was zu einem verfrühten Verschleiß des oftmals kostspieligen Lüfters führt.With increasing contamination of the filter medium is known to deteriorate the air flow with which the suction or the ventilation performance of such systems decreases sharply and the filter media must be changed. Very often, however, this is not noticed by the user or the operating personnel or too late, and unavoidable consequential damage such as the failure of the extraction or the ventilation of important equipment or objects occurs. Also, the energy consumption of the fan is greatly increased by the dirty filter media, which is uneconomical and increases the load on the fan, resulting in premature wear of the often expensive fan.

Es sind verschiedene Ansätze zur Erkennung der Verschmutzung von Filtermedien bekannt, wie z. B. die mechanische Anzeige an Staubsaugern, bei welchen sich ein mechanisches Element im Luftstrom befindet und bei stärker werdendem Druck ausschlägt. Aufwändigere Systeme bestimmen den Differenzdruck vor und nach dem Filtermedium um eine Aussage über den Grad der Verschmutzung machen zu können.There are various approaches for detecting the contamination of filter media known, such. As the mechanical display of vacuum cleaners, in which there is a mechanical element in the air flow and ausschlägt with increasing pressure. More complex systems determine the differential pressure before and after the filter medium in order to make a statement about the degree of pollution.

Nachteilig an vielen bekannten Systemen ist, dass diese entweder zu ungenau arbeiten, oft übersehen werden oder zu aufwendig oder kostenintensiv sind.A disadvantage of many known systems is that they either work too imprecisely, are often overlooked or are too complicated or expensive.

Wünschenswert wäre daher eine Vorrichtung zur Erkennung der Zusetzung eines Filters insbesondere für Filter, welche in oder an einer Luftstromführung vorgesehen sind und wenigstens über ein Filtermaterial und einen Lüfter verfügen, welche zuverlässig arbeitet, kostengünstig ist und über gute Signal oder Warnvorrichtungen verfügt oder mit solchen verbindbar ist, was Aufgabe der Erfindung ist.It would therefore be desirable to provide a device for detecting the clogging of a filter in particular for filters which are provided in or on an air flow guide and at least have a filter material and a fan which operates reliably, is inexpensive and has good signal or warning devices or can be connected to such is what is the object of the invention.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind im Folgenden umfasst.This object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1. Training and advantageous embodiments of the invention are included below.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Zusetzung eines Filters oder eines Filtersystems und Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere für Filter, welche in oder an einer Luftstromführung vorgesehen sind und wenigstens über ein Filtermaterial und einen Lüfter verfügen, wobei die Vorrichtung im Luftstrom angeordnet ist und über wenigstens ein, Mittel verfügt, mit welchem ein, durch den Luftstrom erzeugtes akustisches Signal, erzeugt wird und dass die Vorrichtung mit einem Mittel ausgestattet ist, dieses akustische Signal zu erkennen und/oder zu verarbeiten und dass die Vorrichtung mit einer Elektronik ausgerüstet ist.According to the invention, a device for detecting the clogging of a filter or a filter system and method for their operation, in particular for filters, which are provided in or on an air flow guide and at least have a filter material and a fan, wherein the device is arranged in the air flow and over at least one, having means for generating an acoustic signal generated by the air flow, and the device being provided with means for detecting and / or processing this acoustic signal and for the device being equipped with electronics.

Nach einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung mit einer Luftführung in Pfeifen-Ausführung ausgerüstet wodurch ein akustisches Signal in diesem Bereich der Luftführung in oder an der Vorrichtung erzeugt wird. Die Frequenz und die Lautstärke mit welcher das akustische Signal an der Pfeife erzeugt wird, ist ein Vergleichswert für die aktuelle Luftgeschwindigkeit im Luftstrom des Filters. Der erzeugte Ton bzw. das akustische Signal und deren Frequenz liegt bevorzugt durch die Ausgestaltung der Pfeifengeometrie in einem, von Menschen, nicht hörbaren Bereich. Die Vorrichtung besitzt zur Erfassung des akustischen Signals bevorzugt ein Mikrofon welches das akustische Signal erfasst und an eine elektronische Verarbeitungseinheit weitergibt. Die elektronische Einheit besteht bevorzugt aus wenigstens einem Mikroprozessor mit Speicher und wenigstens einer Datenschnittstelle zum Programmieren und/oder Ausgeben von Daten. Über diese Schnittstelle kann auch ein für das Filtersystem geltender Referenzwert des akustischen Signals, also der Wert, welcher mit neuem, unverschmutztem Filtermedium erreicht wird eingelernt oder programmiert werden. Für das reine Einlernen verfügt die Vorrichtung in einer Ausführung über ein Bedienelement um diesen Ausgangszustand festzulegen. Die vom Mikrofon an die elektronische Einheit weitergeleiteten Signale werden mittels des Prozessors mit einem gespeicherten Wert des Ausgangszustandes verglichen und Abweichungen ermittelt. Die ermittelten Werte stehen in direktem Zusammenhang mit der Luftgeschwindigkeit durch die Luftführung der Vorrichtung und lassen damit eine direkte Aussage über den Grad der Verschmutzung des Filtermediums zu. Beim Unterschreiten eines festlegbaren Wertes bezüglich des Signals und der festgestellten Luftgeschwindigkeit wird ein Signal erzeugt, welche für eine Meldung an der Vorrichtung sorgt und beispielsweise eine LED ansteuert um den Zustand optisch anzuzeigen oder die Meldung an einer Schnittstelle ausgibt. Die entsprechende Meldung wird in einer Variante der Vorrichtung an die elektronische oder elektrische Steuerung des Filters bzw. des Lüfters weitergeleitet, an welcher ein optisches oder akustisches Meldeelement vorhanden ist über welches die Störung nach außen angezeigt wird, alternativ kann auch der Antrieb des Lüfters für eine bestimmte Zeit unterbrochen werden um zusätzlich auf den Fehler aufmerksam zu machen.According to a preferred embodiment, the device is equipped with an air duct in a pipe design whereby an acoustic signal is generated in this region of the air duct in or on the device. The frequency and the volume at which the acoustic signal is generated at the whistle, is a comparison value for the current air velocity in the air flow of the filter. The generated sound or the acoustic signal and their frequency is preferably due to the design of the pipe geometry in a, non-audible range of people. For detecting the acoustic signal, the device preferably has a microphone which detects the acoustic signal and forwards it to an electronic processing unit. The electronic unit preferably consists of at least one microprocessor with memory and at least one data interface for programming and / or outputting data. This interface can also be used to teach or program a reference value of the acoustic signal which is valid for the filter system, ie the value which is achieved with a new, unpolluted filter medium. For pure teaching, the device in one embodiment has a control to set this initial state. The signals forwarded by the microphone to the electronic unit are compared by means of the processor with a stored value of the initial state and deviations are determined. The values determined are directly related to the air velocity through the air duct of the device and thus allow a direct statement about the degree of contamination of the filter medium. When falling below a definable Value with respect to the signal and the detected air speed, a signal is generated, which provides for a message to the device and, for example, an LED to optically display the state or outputs the message on an interface. The corresponding message is forwarded in a variant of the device to the electronic or electrical control of the filter or the fan on which an optical or acoustic signaling element is present over which the fault is displayed to the outside, alternatively, the drive of the fan for a certain time to be interrupted in order to additionally draw attention to the error.

Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Erkennung der Verschmutzung des Filtermediums im Luftstrom vor dem Filtermedium angebracht, wobei der Einsatz grundsätzlich auch zwischen dem Filtermedium und dem Lüfter möglich ist. Ebenso ist die Positionierung der Vorrichtung im Filtermedium als Variante möglich in welcher die Vorrichtung zusammen mit dem Filtermedium oder separat ersetzt werden kann.Preferably, the device for detecting the contamination of the filter medium in the air stream is mounted in front of the filter medium, the use is basically also possible between the filter medium and the fan. Likewise, the positioning of the device in the filter medium is possible as a variant in which the device can be replaced together with the filter medium or separately.

Idealer Weise ist die Vorrichtung als kompakte Einheit ausgeführt, welche mit einer eigenen Energieversorgung, wie z. B. einer Batterie ausgerüstet ist oder über eine, Energieversorgungseinheit verfügt mit welcher die benötigte Energie aus dem Luftstrom erzeugbar ist, wie z. B. einer Mikroturbine oder vergleichbaren Einrichtungen. Die Vorrichtung ist wartungsfrei, lediglich die Batterie muss nach Erschöpfung ausgewechselt werden, wenn die Vorrichtung als Batterie betriebene Variante zum Einsatz kommt. Für die Weitermeldung einer Störung, bzw. Anzeige des Verschmutzungsgrades des Filtermediums ist die Vorrichtung nach einer weiteren Ausführung mit einer Datenschnittstelle ausgeführt und mit einer Anzeige- und/oder Meldeeinheit verbindbar. Die Verbindung zwischen der Vorrichtung und er Anzeige- und/oder Meldeeinheit kann bevorzugt über Funk erfolgen.Ideally, the device is designed as a compact unit, which with its own power supply, such. As a battery is equipped or via a, power supply unit with which the required energy from the air flow can be generated, such. B. a microturbine or similar facilities. The device is maintenance-free, only the battery must be replaced after exhaustion when the device is used as a battery operated variant. For further transmission of a fault, or display of the degree of contamination of the filter medium, the device is designed according to a further embodiment with a data interface and connectable to a display and / or reporting unit. The connection between the device and he display and / or reporting unit can preferably be done via radio.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. Dabei zeigen:In the following the invention will be described by way of example with reference to drawings. Showing:

1 eine Darstellung des Einsatzes der Vorrichtung in einem Filtersystem 1 a representation of the use of the device in a filter system

2 eine Darstellung einer Variante der Vorrichtung 2 a representation of a variant of the device

Wie in 1 gezeigt, wird die Vorrichtung 1 bevorzugt im Luftstrom 2 eines Filtergerätes oder einer anderen Luftführung vor dem Filtermedium 8, hier dargestellt als Filtermatte und dem Lüfter 9, angeordnet. Der Lüfter 9 befindet sich in den meisten Varianten im Reinbereich hinter dem Filtermedium 8 um diesen nicht unnötig mit Verschmutzung zu belasten, was zu einem erhöhten Verschleiß führen würde. Die Vorrichtung zur Erkennung der Zusetzung eines Filters oder eines Filtersystems ist, wie in dieser Abbildung zu sehen ist, frei im Luftstrom platziert, womit die Anströmung begünstigt ist. Durch die Geometrie der Luftführung der Vorrichtung selbst, welche die Form einer Pfeife hat wird beim Durchströmen durch diese Pfeife am Ausgang 10 ein Ton erzeugt, welcher direkt von der Stärke der Luftströmung abhängt. Der Ton ändert sich mit der Zunahme und Abnahme der durch die Führung geleiteten Luftströmung. Da bei Zunahme der Verschmutzung des Filtermediums 8, sich dieses zusetzt und der Widerstand erhöht wird, nimmt auch die Luftströmung durch die Vorrichtung 1 ab, was zu einer Änderung des erzeugten Tones führt.As in 1 shown, the device becomes 1 preferably in the air stream 2 a filter device or another air duct in front of the filter medium 8th , shown here as a filter mat and the fan 9 arranged. The fan 9 is in most variants in the clean area behind the filter medium 8th so as not to burden it unnecessarily with pollution, which would lead to increased wear. The device for detecting the clogging of a filter or a filter system is, as shown in this figure, freely placed in the air flow, whereby the flow is favored. Due to the geometry of the air duct of the device itself, which has the shape of a pipe is flowing through this pipe at the output 10 produces a sound that depends directly on the strength of the air flow. The tone changes with the increase and decrease in the airflow conducted by the guide. As with increasing pollution of the filter medium 8th If this is added and the resistance is increased, the air flow through the device also decreases 1 which leads to a change of the generated sound.

In 2 ist gut zu erkennen, wie die Vorrichtung 1 aufgebaut ist und sich die Elemente um die, als Pfeife ausgeführte, Luftführung 3 anordnen. Die Vorrichtung ist mit der Öffnung 11 der Pfeife in Strömungsrichtung angeordnet und die Luftströmung 2 tritt in die Pfeifenöffnung 11 der Vorrichtung 1 ein und durchströmt diese in Richtung des anderen Endes 12. Im Verlauf weist die Pfeife eine obere Öffnung 10 auf an welcher Luft ausströmen kann und an welcher durch den Luftaustritt ein Ton erzeugt wird. Dieser Ton wird durch ein nahe an dieser Stelle angeordnetes Mikrofon 4 erfasst und in eine elektr. Signal gewandelt, welches einer Elektronik 5 zugeführt wird. Der ermittelte Wert lässt den Rückschluss über die aktuelle Luftströmung zu und wird in der Elektronik mit einem Referenzwert verglichen, wobei der Referenzwert in der Regel der Wert ist, welcher vorliegt, wenn eine neue, also unverschmutze Filtermatte oder ein anderes Filtermedium im Einsatz ist. Ausgehend von diesem Wert wird eine zulässige Abweichung festgelegt, bis zu welcher der Verschmutzungsgrad des Filtermediums akzeptabel ist. Ab einem Grenzwert wird das Filtermedium dann als verbraucht, verschmutzt, zu reinigen oder zu ersetzen betrachtet und die Vorrichtung signalisiert dies. Die Signalisierung erfolgt über z. B. eine optische Anzeige 7 an der Vorrichtung oder mittels einer Verbindung zu einer entfernten Anzeigeeinheit. In der hier gezeigten Ausführung ist die Vorrichtung 1 mit einer Batterie 6 als Energieversorgung für die Elektronik 5 der Vorrichtung 1 ausgerüstet.In 2 is good to see how the device 1 is constructed and the elements around the executed as a whistle, air duct 3 Arrange. The device is with the opening 11 the whistle is arranged in the flow direction and the air flow 2 enters the pipe opening 11 the device 1 and flows through them in the direction of the other end 12 , In the course of the pipe has an upper opening 10 on which air can flow out and on which a sound is generated by the air outlet. This sound is through a microphone located near this point 4 captured and in an electr. Signal converted, which is an electronics 5 is supplied. The determined value allows the conclusion about the current air flow and is compared in the electronics with a reference value, the reference value is usually the value which is present when a new, so unsightly filter mat or other filter medium is in use. Based on this value, a permissible deviation is determined, up to which the degree of contamination of the filter medium is acceptable. From a threshold value, the filter medium is then considered consumed, soiled, cleaned or replaced, and the device signals this. The signaling takes place via z. B. a visual display 7 on the device or by means of a connection to a remote display unit. In the embodiment shown here is the device 1 with a battery 6 as an energy supply for the electronics 5 the device 1 equipped.

Nachdem bevorzugte Ausführungen der Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungen und Anwendungsfälle beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran von einem Fachmann ausgeführt werden können, ohne dass vom Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist abgewichen wirdHaving described preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to these precise embodiments and applications, and that various changes and modifications may be made thereto by one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the invention. as it is defined in the appended claims is deviated

Claims (11)

Vorrichtung zur Erkennung der Zusetzung eines Filters oder eines Filtersystems und Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere für Filter, welche in oder an einer Luftstromführung vorgesehen sind und wenigstens über ein Filtermaterial und einen Lüfter verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) im Luftstrom (2) angeordnet ist und über wenigstens ein, Mittel (3) verfügt, mit welchem ein, durch den Luftstrom (2) bedingtes, akustisches Signal, erzeugt wird und dass die Vorrichtung (1) mit einem Mittel (4) ausgestattet ist, dieses akustische Signal zu erkennen und/oder zu verarbeiten und dass die Vorrichtung (1) mit einer Elektronik (5) ausgerüstet ist.Device for detecting the clogging of a filter or a filter system and method for its operation, in particular for filters which are provided in or on an air flow guide and have at least one filter material and a fan, characterized in that the device ( 1 ) in the air stream ( 2 ) and via at least one, means ( 3 ), with which one, by the air flow ( 2 ) conditional, acoustic signal is generated and that the device ( 1 ) with a means ( 4 ) is equipped to detect and / or process this acoustic signal and that the device ( 1 ) with electronics ( 5 ) is equipped. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) zur Erzeugung des akustischen Signals als eine im Luftstrom (2) angeordnete, als Pfeife wirkende, Luftführung ausgeführt ist.Device according to claim 1, characterized in that the means ( 3 ) for generating the acoustic signal as one in the air stream ( 2 ) arranged, acting as a whistle, air duct is executed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung des akustischen Signals als eine im Luftstrom angeordnete Membrane ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for generating the acoustic signal is a membrane arranged in the air flow. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erkennen und/oder zum Auswerten des akustischen Signals ein Mikrofon (4) ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for detecting and / or evaluating the acoustic signal is a microphone ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zum Erkennen und/oder zum Auswerten des akustischen Signals ein Schallwandler ist.Device according to claim 1, characterized in that the means ( 4 ) is a sound transducer for detecting and / or evaluating the acoustic signal. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) über eine Einrichtung (6) verfügt, welche die benötigte Energie für die Elektronik, aus dem Luftstrom erzeugt.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) on a facility ( 6 ), which generates the required energy for the electronics from the airflow. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) zur Erzeugung der Energie für die Elektronik (5) als Mikroturbine ausgeführt ist.Device according to claims 1 and 6, characterized in that the device ( 6 ) for generating the energy for the electronics ( 5 ) is designed as a microturbine. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mit einer Batterie (6) ausgerüstet ist.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) with a battery ( 6 ) is equipped. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) über eine Einrichtung zur Signalisierung (7) und/oder über eine Alarmvorrichtung verfügt.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) via a signaling device ( 7 ) and / or has an alarm device. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) im Luftstrom (2) vor dem Filtermedium (8) und dem Luftförderer (9) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) in the air stream ( 2 ) in front of the filter medium ( 8th ) and the air conveyor ( 9 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) im Luftstrom (2) zwischen dem Filtermedium (8) und dem Luftförderer (9) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) in the air stream ( 2 ) between the filter medium ( 8th ) and the air conveyor ( 9 ) is arranged.
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