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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüftervorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer solchen Lüftervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftervorrichtung, insbesondere einer gattungsgemäßen Lüftervorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße elektrisch angetriebene Lüfter mit integrierten Elektromotoren zum Erzeugen eines Luftstroms allgemein bekannt und werden für verschiedenste Anwendungsgebiete und Einsatzzwecke benutzt. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere auch bekannt, derartigen Lüftervorrichtungen Filtermittel, etwa in Form von Filtermatten oder anderen bevorzugt flächigen Filterkörpern, zuzuordnen, mit dem Zweck, Schmutz oder andere Fremdstoffe aus dem geförderten Luftstrom zu entfernen, wobei die Filtermittel zu diesem Zweck geeignet an bzw. vor dem Lüftermotor im Luftstrom vorgesehen sind und typischerweise – etwa bei Erreichen eines vorbestimmten Verschmutzungsgrades oder im Verstopfungsfall – auszutauschen sind.
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Filtermittel für in einem Dauerbetrieb betriebene Lüftervorrichtungen, etwa im Zusammenhang mit elektrischen Schaltschränken, einer Wohnraumbelüftung o. dgl., sind im Hinblick auf ihre Strömungseigenschaften, insbesondere einen dadurch bewirkten Beitrag zum Luftstromwiderstand (aerodynamische Impedanz), auf den Lüftermotor und dessen Betriebscharakteristik abgestimmt. Ein unerwünschter Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustand der Filtermittel verringert entsprechend den vom Lüftermotor förderbaren Luftstrom, mit der potenziell nachteiligen Konsequenz, dass mit dem Luftstrom zu beaufschlagende (etwa zu kühlende) Güter einer erhöhten Beschädigungsgefahr durch Überhitzung ausgesetzt sind. Im Extremfall, etwa einem vollständigen Verstopfen der Filtermittel und einem dadurch versperrten Luftstrom, droht gar der Ausfall von (dann ungekühlten) Objekten.
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Als aus dem Stand der Technik bekannt vorauszusetzen ist es daher, gängige Filtermittel, etwa in Mattenform, periodisch zu geeignet gewählten Wartungszeitpunkten auszutauschen bzw. zu reinigen. Allerdings birgt eine derartige Vorgehensweise die Gefahr, dass bei einer unerwarteten Verschlechterung der Luftstromqualität (d. h. mit unerwartet vielen zu filternden Fremdstoffen) die Filtermittel bereits vor Erreichen eines Wartungszeitpunkts verstopfen und zu den beschriebenen Nachteilen führen.
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Auch ist es als aus dem Stand der Technik bekannt vorauszusetzen, Temperaturparameter der beteiligten Partner – etwa des zu kühlenden Objekts einerseits und/oder des Lüftermotors andererseits – zu überwachen und aus einem unnormalen Temperaturanstieg dann auf das Vorliegen einer Fehlfunktion der Filtermittel zu schließen. Eine derartige temperaturbasierte Überwachung ist jedoch üblicherweise träge, bedingt potenziell aufwändig zu befestigende, zu sichernde und auszuwertende Temperatursensoren und ist nicht neutral gegenüber Umgebungseinflüssen – so würde etwa ein (im Hinblick auf die Filtermittel störungsfreier) Sommerbetrieb zu völlig anderen Temperaturwerten führen, als etwa ein (wiederum störungsfreier) Betrieb unter Frostbedingungen, so dass eine Signalverarbeitung komplex und die Auswertung von temperaturbasierten Systemen zusätzlich erschwert ist.
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Da andererseits die Leistungsanforderungen an Lüfter kontinuierlich steigen und zunehmend kompaktere Systeme nachgefragt werden (was wiederum potenziell kleinflächigere bzw. kompaktere Filterflächen erfordert), besteht der Bedarf nach einer verbesserten Lüftertechnologie zur zuverlässigen, betriebssicheren und wartungsfreundlichen Detektion eines Verstopfungs- bzw. Verschmutzungszustandes von Filtermitteln einer Lüftervorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Lüftervorrichtung im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nachteiligen Verstopfungs- bzw. Verschmutzungszustands der dem elektrischen Lüftermotor zugeordneten Filtermittel zu verbessern, dabei sowohl einen erforderlichen messtechnischen bzw. Sensor- und Hardwareaufwand zu minimieren und die Voraussetzung zu schaffen, dass bei beliebigen Umgebungs- und Betriebsbedingungen, eingeschlossen einem großen Umgebungs-Temperaturspektrum, jederzeit eine zuverlässige Feststellung eines aktuellen Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustandes der Filtermittel ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird durch die Lüftervorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlich im Rahmen der Erfindung wird Schutz beansprucht für eine vorteilhafte Verwendung einer derartigen Lüftervorrichtung, und Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird beansprucht für ein Verfahren zum Betreiben einer einen elektrischen Lüftermotor zum Erzeugen eines Luftstroms aufweisenden Lüftervorrichtung, wobei ein derartiges Verfahren insbesondere geeignet ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung zu betreiben, jedoch nicht auf diese beschränkt ist. Dabei gelten die im Zusammenhang mit der Lüftervorrichtung offenbarten erfindungsgemäßen und weiterbildenden Merkmale als gleichermaßen das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend, wie auch sämtliche Verfahrensmerkmale als vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Erfindungsmerkmale der Lüftervorrichtung gelten.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind den Steuermitteln Mittel zur Detektion eines Verschmutzungs- und/oder Verstopfungszustands der Filtermittel zugeordnet, wobei die vorliegende Erfindung davon ausgeht, dass eine Verschmutzung bzw. eine Verstopfung der dem Lüftermotor im Luftstrom zugeordneten Filtermittel einen Strömungswiderstand für den Luftstrom erhöht und sich entsprechend absenkend auf einen Volumenstrom der Motorcharakteristik auswirkt.
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Diese erfindungsgemäßen Mittel zur Detektion des Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustands der Filtermittel sind erfindungsgemäß in einem Kalibrier- und/oder Einrichtebetrieb für die Filtermittel (genauer: für jeweils aktuell eingesetzte bzw. ausgewählte oder vorgesehene der auswechselbaren Filtermittel) so eingerichtet, dass in dem Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb ein erster (bevorzugt elektrischer) Kennwert des Lüftermotors bestimmt werden kann, welcher insoweit vorteilhaft dem unverschmutzten bzw. unverstopften Zustand der Filtermittel entspricht. In einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist dieser erste elektrische Kennwert ein an einem Lüftermotor-Arbeitspunkt bestehender Motorstrom, ermittelt als Reaktion auf eine geeignete vorbestimmte (bzw. im Fall eines Drehzahl geregelten Lüftermotors, eingeregelten) Steuerspannung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Basis dieses ersten Kennwerts ein Schwellwert ermittelt bzw. bestimmt wird, welcher dann Grundlage für zukünftige Vergleiche mit in einem anderen (nämlich vom Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb unterschiedlichen) Betriebsmodus des Lüftermotors und der Lüftervorrichtung sein kann. Dabei sieht die Erfindung sowohl vor, dass (bevorzugt kontinuierlich) während des Normalbetriebs der Lüftervorrichtung mindestens ein weiterer elektrischer Kennwert (typischerweise kontinuierlich eine Vielzahl weiterer elektrischer Kennwerte) für den Vergleich ermittelt wird/werden, und sobald diese weiteren ermittelten Kennwerte den (weiter bevorzugt in elektronischen Speichermitteln gespeicherten) Schwellwert erreichen oder übersteigen, ein einen Verstopfungs- bzw. Verschmutzungszustand signalisierendes Detektorsignal erzeugt und ausgegeben werden kann. Am bevorzugten Ausführungsbeispiel des Motorstroms als Kennwert würde nämlich bei zunehmender Verstopfung bzw. Verschmutzung der Filtermittel eine (üblicherweise graduell-kontinuierliche) Steigerung aufeinander folgender weiterer elektrischer (Strom-)Kennwerte erfolgen, bis dann der Schwellwert erreicht wird – dabei sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Schwellwert gegenüber dem im Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb ermittelten ersten elektrischen Kennwert um ein vorbestimmtes oder errechnetes Maß berichtigt wird, um insoweit einen Verschmutzungsgrad abzubilden (ggf. kann der Schwellwert auch aus Vergleichsversuchen o. dgl. ermittelt werden).
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Besonders bevorzugt ist es im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung, den im Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb ermittelten ersten (elektrischen) Kennwert nicht (nur) in der dem Förder- bzw. Normalbetrieb der Lüftervorrichtung (und des Lüftermotors) entsprechenden ersten Drehrichtung zu ermitteln, sondern speziell zum Zweck der Ermittlung des ersten elektrischen Kennwerts die Drehrichtung umzukehren. Es hat sich nämlich in der praktischen Realisierung der Erfindung, insbesondere bei der bevorzugten Verwendung von Axial- und Diagonal-Lüftermotoren, als vorteilhaft herausgestellt, das elektrische Verhalten eines solchen Motors entgegen der regulären Förderrichtung, also im sogenannten Rückwärtsbetrieb, zu verwenden – vorteilhaft ist hier, dass, im Gegensatz zur Förderrichtung, also Betrieb mit der ersten Drehrichtung praktisch entlang der gesamten Motorcharakteristik im Motorstrom–Volumenstrom-Diagramm ein lineares Kennlinienverhalten zeigt, welches insbesondere keine nicht-linearen oder unstetigen Abschnitte oder gar Abschnitte steigender (positiver) Steigung aufweisen, wie sie etwa bei den bevorzugten Motortypen häufig im Betrieb mit der ersten Drehrichtung auftreten. Grund hierfür sind Strömungseffekte, wie sie etwa bei sinkenden Volumenströmen im Zusammenhang mit Strömungsabrisseffekten an den Lüfterflügeln eines Lüftermotorrotors auftreten, und derartige nicht-Linearitäten bzw. nicht-Stetigkeiten im Kennlinienverlauf erschweren entsprechend die Nutzung der Kennlinie (also des Anstiegsverhaltens des Motorstroms bei sinkendem Volumenstrom im Fall zunehmender Verschmutzung) für die erfindungsgemäße Detektion. Entsprechend sieht die bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, die Steuermittel (bzw. die zugeordneten Mittel zur Detektion des Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustands) in Verbindung mit dem Lüftermotor so auszugestalten, dass in dem erfindungsgemäß anzusteuernden Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb der Lüftermotor (zumindest zeitweise) im Rückwärtsbetrieb betrieben wird, d. h. in der der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung. Besonders wirksam ist diese bevorzugte Variante der Erfindung, wenn der gewählte Lüftermotor eine Kennliniencharakteristik im Vorwärtsbetrieb (d. h. betrieben in der ersten Drehrichtung) mit ausgeprägten nicht-Linearitäten bzw. nicht-stetigen Komponenten entlang der Motorstrom-Volumenstrom-Kennlinie zeigt.
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Gleichermaßen bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, den Schwellwert auch zu bestimmen, in dem (zusätzlich) in dem Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb der Motorstrom (als erster elektrischer Kennwert) im Vorwärtsbetrieb (d. h. in der ersten Drehbewegung) am Arbeitspunkt berücksichtigt wird bzw. in die Bestimmung des Stellwerts einfließt; vorteilhaft kann dann dieser Vorwärts-Motorstrom mit dem Rückwärts-Motorstrom gemittelt (oder auf andere Weise gewichtet verknüpft) werden, wobei, wie oben beschrieben, üblicherweise ein zusätzlicher Signalabstand in den Schwellwert einbezogen bzw. eingerechnet wird. In der praktischen Realisierung erfolgen sämtliche dieser Vorgänge unter elektronischer Steuerung einer geeignet programmierten Mikrocontrollereinheit, welche der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung (üblicherweise in einem Lüftergehäuse bzw. an einem Lüfterträger) zugeordnet und typischerweise im Lüftermotor integriert ist; der Fachmann versteht gleichwohl, dass sich diese Funktionalitäten auch in Form diskretanaloger Schaltungstechnologien realisieren lassen.
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Eine besonders elegante Weiterbildung der Erfindung, welche sich aus der Messung und dem Vergleich der – elektrischen – Kennwerte ergibt, ist die Möglichkeit, ein aus dem erfindungsgemäßen Vergleichen mit dem Schwellwert gewonnenes Detektorsignal (dieses signalisiert dann den zu detektierenden Verstopfungs- bzw. Verschmutzungszustand der Filtermittel) zur Nutzung einer automatisierten Filterwechseltechnologie zu verwenden. Die Filtermittel, welche zu diesem Zweck bevorzugt bahn-, platten- oder mattenförmig und kontinuierlich – etwa in einem Magazin oder auf einen Träger aufgewickelt – vorhanden sind, können dann als Reaktion auf das erfindungsgemäße Detektieren des Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustands mit einem jeweils unverbrauchten, sauberen Abschnitt in den zu filternden Luftstrom vor der Lüftervorrichtung gefördert werden und so persönlichen oder manuellen Wartungsaufwand der Vorrichtung signifikant reduzieren.
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Auch ist es weiterbildungsgemäß vorteilhaft und vorgesehen, durch geeignet zu konfigurierende Alarm-, Signal-, Transaktions- oder Logistikmittel dafür zu sorgen, dass das (elektronische) Detektorsignal auf den Vergleich mit dem Schwellwert eine jeweils gewünschte Handlung oder Transaktion auslöst, von einer Alarmgabe über Bestell- bis zu Logistikvorgängen betreffend neue, unverbrauchte Filtermittel.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass – bevorzugt mit jedem Wechsel der auswechselbaren Filtermittel oder einer Wartung derselben – die Lüftervorrichtung in den Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb versetzt wird, wobei vorteilhaft und weiterbildend (insoweit auch für die Erzeugnisansprüche) geeignet manuell betätigbare oder elektronisch ansteuerbare Schaltermittel vorhanden sein können, um dies jeweils konkret anzustoßen oder zu aktivieren. Entsprechend der vorstehend beschriebenen Technologie würde dann verfahrensgemäß der erste elektrische Kennwert des Lüftermotors in diesem Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb erfasst und aus diesem dann der diskutierte Schwellwert ermittelt.
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Die Lüftervorrichtung ist daraufhin dann im erfindungsgemäß verschiedenen Betriebsmodus betreibbar, wobei dieser verschiedene Betriebsmodus im Sinne der Erfindung entweder ein Dauerbetrieb der Lüftervorrichtung im Förderbetrieb (d. h. Lüftermotor dreht in der ersten Drehrichtung) sein kann und, bei Wahl des Motorstroms als erstem elektronischen Kennwert, dann über einen Shunt o. dgl. eine koninuierliche Strommessung für die weiteren elektrischen Kennwerte zum Vergleichen mit den Schwellwerten erfolgt. Alternativ kann die Lüftervorrichtung auch in einem gesonderten Test- bzw. Kontrollbetrieb außerhalb des Normalbetriebs betrieben werden, wobei bevorzugt die Schaltermittel zum Aktivieren des Kalibrier- bzw. Einrichtebetriebs dann auch einen derartigen Kontrollmodus aktivieren können, welcher vorteilhaft dann auch ein Betreiben in Rückwartsrichtung vorsieht, um die Filterimpedanz zu messen. Insoweit erfasst der erfindungsgemäße „verschiedene Betriebsmodus” sowohl einen Normalbetrieb (Förderbetrieb) der Lüftervorrichtung, als auch einen Kontrollbetrieb als Testmodus für die Filtermittel, welche jedoch, im Gegensatz zum Kalibrier- und Einrichtebetrieb, nicht neu und unverbraucht sind, sondern einem aktuellen (und konkret zu detektierenden) Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustand aufweisen. Von einem – bevorzugt im Rückwärtsbetrieb gemessenen – Startwert kann dann der Lüftermotor über den normalen Wicklungsstrom in Vorwärtsrichtung erkennen, wenn der Filter immer mehr verstopft und die gemessene Impedanz sich über den nicht-stetigen Bereich der Kennliniencharakteristik (s. o.) verändert. Falls die gemessenen Werte während des Normalbetriebs aufgrund Störgrößen (z. B. schnell veränderlicher Luftdruck) nicht eindeutig sind, kann der Lüftermotor in den Rückwartsbetrieb wechseln, um die Impedanz des Systems zu vermessen.
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Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung, praktisch ohne zusätzlichen Sensor- und Hardwareaufwand und lediglich durch elegante Messung und Verwertung von elektrischen Motor-Betriebsparametern, einen Verstopfungs- und Verschmutzungszustand von dem Lüftermotor zugeordneten Filtermitteln zuverlässig, zeitnah und betriebssicher zu detektieren, gestattet darüber hinaus eine automatische Auswertung und Weiterverarbeitung von Detektorsignalen und legt so die Basis für eine effiziente, kostengünstige und potenziell in ihrem Anwendungsspektrum breite Vielfalt von Lüfteraufgaben. Dabei sind Verwendungen der Erfindung im Rahmen von (elektrischen) Schaltschränken, für die Wohnungs- und Gebäudebelüftung oder im Bereich anderer Filterlüfter bevorzugte Verwendungen, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Verwendungsfälle beschränkt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1 ein schematisches Blockschaltbild der Lüftervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung samt darin gezeigter Funktionskomponenten;
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2(a), (b) Kennlinienschaaren der Lüftercharakteristik relativ zur Schaltschrankkennlinie im Ausführungsbeispiel der 1 bei verschiedenen Betriebsspannungen des Lüftermotors im regulären Förderbetrieb (a) sowie im Rückwärtsbetrieb mit der ersten Drehrichtung entgegengesetzter Drehrichtung (b);
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3(a), (b) Kennlinenschaaren analog 2 des Motorstromverlaufs über dem geförderten Volumenstrom bei den Steuerspannungen gem. 2 und
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4 ein Prozessablaufdiagramm zum Verdeutlichen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung gemäß 1 bis 3.
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Die 1 zeigt in der Art eines schematischen Blockdiagramms die wesentlichen Funktionskomponenten der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform und deren Zusammenwirken. In einem Schaltschrank 10, symbolisiert durch die äußere Umrandung, ist eine Lüftervorrichtung 12 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel so vorgesehen, dass durch eine Gehäuseöffnung 14 im Schaltschrankgehäuse durch Wirkung eines Lüftermotors 16 ein geförderter Luftstrom hindurch treten kann. Dieser kühlt in ansonsten bekannter Weise im Diagramm nicht gezeigte Nutzobjekte im Schaltschrank.
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Zwischen dem (schematisch gezeigten und in üblicher Weise Rotormittel, Antriebsmittel und weitere Treiber- bzw. Wirkungsaggregate aufweisenden) Lüftermotor 16 und der Gehäuseöffnung 14 sind Filtermittel 18 in Form einer auswechselbaren Filtermatteneinheit vorgesehen. Die Filtermatteneinheit ist in ihrer eingesetzten (Betriebs-)Position so platziert, dass der vom Lüftermotor 16 geförderte Luftstrom durch die Filtermatte hindurch tritt und entsprechend Verschmutzungs- bzw. Staubpartikel durch die Filtermatte 18 ausgefiltert werden. Schmutzpartikel verstopfen die Filtermatte kontinuierlich, so dass ein strömungsdynamischer Widerstand, welcher auf den Lüftermotor wirkt, mit steigenden Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsgrad der Filtermatte ansteigt.
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Der Lüftermotor 16 wird angesteuert durch eine (bevorzugt darin integrierte) Steuereinheit 20, welche neben üblichen Bauteilen der Leistungselektronik auch mit Mikroprozessormitteln realisierte und durch geeignete Betriebssystem- bzw. Softwarefunktionalitäten unterstützte Funktionseinheiten abbildet. Zu diesen gehören erfindungsgemäß Mittel 22 zur elektrischen Detektion des Verschmutzungs- bzw. Verstopfungszustands der Filtermittel 18, wobei die Detektionsmittel 22 zu diesem Zweck die nachfolgend im Detail zu beschreibenden Betriebszustands-, Detektions- und Schwellwertermittlungsfunktionalitäten ausführen. Konkret sorgen die erfindungsgemäßen Detektionsmittel 22 dafür, dass der Lüftermotor 16 in einem (hier durch manuelle Betätigung einer Tastereinheit 30 aktivierbaren) Kalibrier- und Einrichtebetrieb für die Filtermittel betrieben werden kann. Hier würde, insbesondere bei frisch eingesetzter, unverschmutzter Filtermatte 18, ein elektrischer Kennwert des Lüftermotors, hier konkret ein Motorstrom am Arbeitspunkt, ermittelt und in einer nachgeschalteten Speichereinheit 24 abgelegt. Durch Vergleich dieses Schwellwerts mit nachfolgend in einem Normalbetrieb (ergänzend oder alternativ: in einem gesonderten, bevorzugt periodischen Messbetrieb) ermittelten Motorstromwerten mittels einer Vergleichseinheit 26 wird dann festgestellt, ob ein aktueller Motorstrom den in der Speichereinheit 24 ermittelten Schwellwert erreicht oder übersteigt, woraufhin dann eine der Steuereinheit 20 nachgeschaltete Kommunikationseinheit 28 geeignete Signal-, Alarm- oder Datenübertragungsfunktionalitäten an nachgeschaltete Kommunikationspartner auslösen bzw. senden kann.
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Die 2 und 3 verdeutlichen die strömungstechnischen Zusammenhänge mit dem hier als elektrischem Kennwert für die Schwellwertermittlung und den Vergleich verwendeten Motorstrom. So zeigt die 2 im Teildiagramm (a) für einen Vorwärts- bzw. Normalbetrieb (erste Drehrichtung im Sinne der Erfindung) einen Lüftermotor-Kennlinienverlauf als Zusammenhang zwischen einer Druckerhöhung über dem Volumenstrom des Lüftermotors in ansonsten bekannter Weise; die drei Einzellinien dieser Kennlinienschaar entsprechen verschiedenen Motor-Steuerpsannungen, wobei für das illustrierte Ausführungsbeispiel ein Axialmotor des Typs 4414/2HH des Herstellers ebm-papst St. Georgen, herangezogen wurde. Die Lüfterkennlinien entsprechen (hier konstant anliegenden) Steuerspannungen von 28 V (oberste Kennlinie), 24 V (mittlere Kennlinie) bzw. 16 V (untere Kennlinie); resultierend sind die dargestellten Druckerhöhungs- bzw. Volumenstromwerte.
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Zusätzlich eingezeichnet in das Diagramm mit aufsteigender Parabelform ist die Gerätekennlinie in Form des strömungsdynamischen Einflusses des Schaltschranks 10, so dass sich an den jeweiligen Schnittpunkten ein Arbeitspunkt einstellt.
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Das Teildiagramm (b) entspricht dem Teildiagramm (a), mit dem Unterschied, dass für das Teildiagramm (b) der Lüftermotor 16 nicht in der ersten Drehrichtung, also im Förder- bzw. Vorwärtsbetrieb, sondern entgegen der ersten Drehrichtung und damit im sogenannten Rückwärtsbetrieb betrieben wurde. Ein unmittelbarer Vergleich des Verlaufs der Motorkennlinien zeigt, dass im Bereich der Arbeitspunkte der Vorwärtsbetrieb (Teildiagramm (a)) eine ausgeprägte, sattelartige Unstetigkeit ausbildet, während im Rückwärtsbetrieb (Teildiagramm (b)) ein annähernd stetiger, kontinuierlicher und mit annähernd konstanter Steigung abwärts gerichteter Kennlinienverlauf zu erkennen ist.
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Die Kennlinienverläufe der 2 finden ihre Entsprechung in den Kennlinienschaaren der 3. Hier ist wiederum für den Vorwärtsbetrieb (a) bzw. Rückwärtsbetrieb (b) und entsprechend den drei Steuerspannungen der (etwa geeignet über einen in den Figuren nicht gezeigten Shunt gemessener) Motorstrom des Lüftermotors über dem Volumenstrom aufgetragen. Wiederum zeigt sich im Vorwärtsbetrieb eine nicht-Stetigkeit, welche gar partiell positive Steigungen im Kennlinienverlauf aufweist, während demgegenüber im Rückwärtsbetrieb ein deutlich gleichmäßigeres, stetigeres und annähernd homogen-lineares Kennlinienfeld erkennbar ist.
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Diesen vorteilhaften Kennlinienverlauf im Rückwärtsbetrieb nutzt nunmehr die vorliegende Erfindung im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Detektormittel 22 für die Feststellung des Schwellwerts im Kalibrier- und Einrichtebetrieb für die Filtermittel, angestoßen durch eine manuelle Betätigung einer Tastereinheit 30, den Lüftermotor 16 über einen vorbestimmten Zeitraum im Rückwärtsbetrieb (also entsprechend den Kennlinien (b) in 2 und 3) betreiben und für einen angelegte Steuerspannung einen resultierenden Motorstrom festhalten. Bei den im Kalibrier- bzw. Einrichtebetrieb frisch gewechselten, unverschmutzten Filtermitteln 18 liegt somit ein Kennwert für bestmögliche Strömungsverhältnisse der aktuell eingesetzten Filtermittel vor.
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Mit einem (tabellarisch für die Einheit vorhandenen, prozentual oder funktional zugeschlagenen oder experimentell ermittelten) Zuschlagswerts wird nunmehr der Schwellwert, entsprechend einem vorbestimmten Verschmutzungs- oder Verstopfungsgrad der Filtereinheit 18 ermittelt bzw. errechnet und in der Speichereinheit 24 abgelegt. Bei nachfolgendem Betrieb des Lüftermotors entweder in einem Normal-Lüfterbetrieb, alternativ geeignet zu aktivierenden bzw. periodisch aktivierten Kontroll- bzw. Testbetrieben würde ein aktuell festgestellter Motorstrom diesem Schwellwert in der Vergleichseinheit 26 gegenübergestellt und bei Erreichen des Schwellwertes in der vorbeschriebenen Weise ein Detektorsignal 28 ausgelöst, welches dann dem vorbestimmten Verschmutzungsgrad entspricht und weitere Funktionalitäten auslösen kann.
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Dabei muss der Schwellwert für die Speichereinheit 24 nicht notwendigerweise lediglich aus dem Rückwärtsbetrieb der Lüftereinheit ermittelt werden, vielmehr kann auch, je nach Motortyp, allein der Stromwert am Arbeitspunkt im Vorwärtsbetrieb verwendet werden, es kann ein geeignet gemittelter oder gewichteter Zwischenwert erfolgen, oder es kann auf andere Weise aus im Kalibrier- und Einrichtebetrieb gemessenen Werten (also etwa dem Strom) ein Schwellwert berechnet, ermittelt oder festgestellt werden. Dabei geht das vorliegende Ausführungsbeispiel von einer idealisierten Darstellung aus, wobei etwa, zur Vereinfachung der Darstellung, die Geräte-(Schaltschrank-)Impedanz einem Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb als gleich angesetzt wurde, was im Betriebsalltag nicht notwendigerweise der Fall sein muss.
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Die 4 fasst die wesentlichen Schritte im Betriebsablauf des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 zusammen: Mit dem Wechsel der Filtermatte 18 beginnt der beschriebene Prozess in Schritt 51; im Ausführungsbeispiel der 1 signalisiert die Bedienperson mittels Betätigung des Tasters 13 gemäß Schritt S2, dass eine saubere Filtermatte 18 vor der Gehäuseöffnung sitzt, so dass im nachfolgenden Schritt S3 der Einrichte- und Kalibrierungsbetrieb des Lüftermotors 16 beginnen kann.
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Schritt S4 sieht im beschriebenen Ausführungsbeispiel die Messung des Motorstroms am Arbeitspunkt (3, 2) vor, wobei im beschriebenen Ausführungsbeispiel diese Strommessung im Rückwärtsbetrieb, also entgegen der ersten Drehrichtung, erfolgt, so dass die Kurven (b) gelten. In Schritt S5 erfolgt zunächst die unmittelbare Speicherung des so gemessenen, der sauberen Filtermatte 18 entsprechenden Stroms in der Speichereinheit 24.
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Im nachfolgenden Verarbeitungsschritt S6 ermittelt die Steuereinheit 20 aus diesem gemessenen Strom den erfindungsgemäßen Schwellwert, welcher einer zu wechselnden, d. h. den vorbestimmten bzw. beabsichtigten Verschmutzungsgrad entsprechendem Motorstrom entspricht. Auch dieser Schwellwert wird in der Speichereinheit 24 abgelegt.
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Schritt S7 sieht dann den planmäßigen Lüfter- und Dauerbetrieb des Lüftermotors im Lüfterbetrieb vor. Dieser Lüfterbetrieb, entsprechend der Abfrageschleife im Schritt S8, erfolgt solange, bis ein jeweils konkret und kontinuierlich (alternativ: zu gewissen Zeitpunkten bevorzugt periodisch) ermittelter Strommesswert, jeweils verglichen durch die Vergleichseinheit 26 mit dem gespeicherten Schwellwert der Einheit 24, zeigt, dass der aktuelle Verschmutzungsgrad (entsprechend dem aktuellen Stromwert) den Schwellwert erreicht oder übersteigt. Dies führt zum nachfolgenden Schritt S9, wonach über eine geeignete Signalgabe mittels der Kommunikationseinheit 28 das Wechseln signalisiert wird, so dass dann mittels dieses Wechselvorganges in Schritt 51 der Zyklus erneut beginnen kann.
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Dabei stellt das manuelle Auswechseln der Filtermittel 18 lediglich eine einfache Variante dar; wie schematisch in der 1 eingezeichnet, können auch geeignete Filterwechsel-Funktionsmittel 32 vorgesehen sein, welche etwa durch geeigneten Antrieb und als Reaktion auf ein Steuersignal der Kommunikationseinheit 28 (nämlich Signalisierung, dass der vorbestimmte Verschmutzungsgrad erreicht wurde) bevorzugt kontinuierlich vorhandenes, bahnförmiges Filtermaterial vor der Gehäuseöffnung so bewegen, dass ein entsprechend sauberer Filterbahnabschnitt in den Luftstrom bewegt wird. Damit lässt sich auf diese oder eine analoge Weise auch der Filterwechselbetrieb effizient automatisieren.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das anhand der 1 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr sind die beschriebenen Funktionalitäten und Abläufe rein exemplarisch und können auf beliebige Weise angepasst werden, insbesondere auch betreffend andere mögliche Einsatzgebiete über die Schaltstromumgebung hinaus, mit dann jeweils geeignet zu wählenden Konfigurationen der Lüftervorrichtung 12.
