DE19528780A1 - Laborabzug mit Überwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Laborabzug mit einem Absaugkanal und einer Überwachungseinrichtung zur Kontrolle der durch den Abzug strömenden Luftmenge.

Ein Hauptproblem beim Einsatz von einem oder mehreren Abzügen in einem Laborraum stellt die genaue Kontrolle der vom Hersteller für die Sicherheit des Betriebsablaufes geforderten Luft-Volumenströme innerhalb der Abzüge dar.

Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es nahezu unmöglich, die vom Hersteller von Abzügen vorgegebenen Volumenströme genau zu kontrollieren und/oder anzuzeigen, da die Strömungsverhältnisse vor, innerhalb und direkt nach dem Abzug gestört sind.

Die Genauigkeit des bekannten Staudruckverfahrens ist abhängig von der Zahl der Abtastpunkte im Strömungsquerschnitt und um so schlechter, je gestörter das Strömungsprofil ist.

Die häufig angewendete Geschwindigkeitsmessung (Flow-Fühler) in einer oder mehreren Öffnungen an der Abzugsoberseite oder Abzugsseite ist ebenfalls ungenau, da es physikalisch keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen Durch­ fluß und Volumenstrom bei gestörten Strömungsverhältnissen gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einem Laborabzug mit einem Absaugkanal eine genaue und zuverlässige Funktionskontrolle durchzuführen. Die Funktionskontrolle soll auch über lange Zeiten betriebssicher und störungsfrei arbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

• a) daß die Überwachungseinrichtung eine zwischen dem Abzugkanal und einem am Abzug angeschlossenen Absaugstutzen eingebaute Adapterkam­ mer aufweist, in der eine parallel zu einer Außenwand der Adapterkammer verlaufende, an beiden Seiten offene Rohrleitung angeordnet ist, wobei der Rohrleitungseintritt mit dem Absaugstutzen und der Rohrleitungsaustritt mit dem Abluftkanal verbunden ist,
• b) daß in die Adapterkammer Leitwände derart eingebaut sind, daß vom Absaugstutzen bis zum Eintritt in die Rohrleitung ein mäanderförmiger Strömungsweg zwischen den Leitwänden und der Adapterinnenwand verbleibt,
• c) daß die Rohrleitung mindestens eine Meßblende aufweist, der eine bis zum Rohrleitungseintritt reichende Beruhigungsstrecke vorgeschaltet ist
• d) und daß an der Meßblende ein oder mehrere Paare von Druckentnahme­ stellen zur Messung des Meßblenden-Differenzdrucks angebracht sind.

Der durch den Abzug hindurchgesaugte Luftstrom wird also in den auf den Absaugstutzen montierten Adapter geführt und dort mäanderförmig und quer zur Hauptströmungsrichtung durch die Rohrleitung mit der Beruhigungsstrecke und der darauf folgenden Meßblende hindurchgeführt. Die Strömung ist nach der Beruhigungsstrecke drallfrei, so daß eine eindeutige Zuordnung des Wirkdrucks (Differenz der statischen Drücke vor und hinter der Meßblende) zum Volumen­ durchfluß bzw. Luftmengenstrom möglich ist. Die Meßblende kann aus einer Düse, Drossel oder aus einem Venturirohr bestehen.

Vorzugsweise ist die Adapterkammer unmittelbar über dem Abzug horizontal angeordnet und erstreckt sich quer über den ganzen Abzug. Die Rohrleitung mit der Meßblende wird dann zweckmäßig ebenfalls horizontal in die Adapterkammer eingebaut.

Vorteilhaft ist auch stromabwärts der Meßblende eine bis zum Rohrleitungsaustritt reichende Beruhigungsstrecke nachgeschaltet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Drucksensor an der Meßblende mit einem Alarmgeber verbunden um ein akustisches oder optisches Alarmsignal auszulösen, wenn der Meßblendendifferenzdruck einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

Mit der im Adapter eingebauten speziellen Durchflußmeßeinrichtung wird eine stetige genaue Kontrolle des durch den Abzug hindurchströmenden Volumenstromes für den Schutz der Beschäftigten vor Gesundheitsschäden und für die Sicherheit des Betriebsablaufes im Labor verwirklicht. Die bisherigen Mängel verwendeter Volumenstrommessungen (Unzuverlässigkeit der Anzeige, Ungenauig­ keit und Nichtreproduzierbarkeit der Messungen) wurden beseitigt.

Die Genauigkeit der Druckmessung an der Meßblende ist mit ±06% unüber­ troffen hoch, was ein Grund dafür ist, daß das Meßverfahren üblicherweise zur Kalibrierung aller anderen Meßverfahren zur Volumenstrommessung eingesetzt wird und hier zur stetigen Überprüfung der Meßwertanzeige direkt genutzt werden kann.

Der neue Adapter ist einfach, besitzt eine geometrisch günstige Baulänge, ist fabrikatneutral aufgebaut und kann vielseitig eingesetzt werden, insbesondere als Zusatzbauleitung für Laborabzüge anstelle eines Sammelkanals in üblicher Bauhöhe, aber auch nach Rohrbögen, T-Stücken, etc.

Weitere Vorteile sind die gegenüber anderen Meßverfahren hohe Zuverlässigkeit der Messung, die kostengünstige Herstellung und die hohe Zuverlässigkeit (Robustheit) des Adapters.

Für die für jeden Abzug vom Hersteller für das Schadstoffrückhaltevermögen vorgegebenen Mindestabluftvolumenströme entfallen mit dem neuen Meßadapter die bisherigen Sicherheitszuschläge, die bedingt waren durch ungenaue Volumen­ strommessungen. Vorteilhaft sind dabei die ausweisbaren Betriebskosten-Ein­ sparungen für den Laborbetrieb von bis zu 29%.

Der Adapter kann als fabrikatneutrales strömungstechnisches Zusatzbauteil sowie auf der Einström- als auch auf der Ausströmseite mit universal andockbaren Anschlußstutzen versehen werden und ist somit kompatibel zu allen Abzugs­ fabrikaten, Rohrbögen, T-Stücken etc. Dies erlaubt erstmalig eine bisher nicht bekannte Variabilität und Flexibilität sowohl bei der Aufstellung der Laborabzüge (unabhängig von der horizontalen und/oder vertikalen Lage der Abzugsabström­ öffnung) als auch bei der Wahl der Abluftrohrleitungen. Der Adapter kann also gleichzeitig als Ausgleichselement für Abzüge mit nichtkompatibel montierten Abzugsrohrleitungen genutzt werden. Dieser Fall kommt in der Praxis besonders häufig vor.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeich­ nungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines Laborabzugs mit einem aufgesetzten Adapter

Fig. 2 eine Seitenansicht

Fig. 3 eine Frontansicht des Adapters in vergrößerter Darstellung und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Adapters.

Der Laborabzug gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht aus einem den Arbeitsraum 1 umschließenden rechteckigen Abzugs-Gehäuse 2 mit einem Frontschieber 3. Über die etwa in halber Höhe eingebaute Tischplatte 4 hinweg wird durch den Absaug­ stutzen 5 und die Absaugöffnungen 6 und 7 Luft angesaugt (siehe Fig. 2). Oberhalb des Abzugs ist an dem Absaugstutzen 5 eine Überwachungseinrichtung zur Kontrolle der durch den Abzug strömenden Luftmenge angeschlossen. Die Überwachungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Adapterkammer 8 die zwischen dem Absaugstutzen 5 und dem Abluftkanal 9 eingebaut ist und eine Druckmeßeinrichtung aufweist. Das rechteckige Gehäuse der Adapterkammer 8 besitzt horizontale Seitenwände 10 und vertikale Seitenwände 11. In die Adapterkammer 8 sind eine horizontale Leitwand 12 und vertikale Leitwände 13 sowie eine horizontale, an beiden Enden offene Rohrleitung 17 eingebaut. Ungefähr in der Mitte der Rohrleitung 14 befindet sich eine Meßblende 15, die aus einer Düse, einer Drossel oder aus einem Venturirohr bestehen kann. Die Leitwände 12 und 13 definieren zusammen mit den Seitenwänden 10 und 11 der Adapterkammer 8 einen mäanderförmigen Strömungsweg zwischen dem Absaug­ stutzen 5 und der Eintrittsöffnung 16 der Rohrleitung 14 (siehe Fig. 3). Das Austrittsende 17 der Rohrleitung 14 steht über den ringförmigen Kanal zwischen Rohrleitung 14 und Innenwand der Adapterkammer 8 mit dem Absaugkanal 9 in Verbindung. Der zwischen der Meßblende 15 und dem Eintritt 16 liegende Teil 18 der Rohrleitung 14 wirkt als Beruhigungsstrecke für die Luftströmung und bewirkt, daß sich bis zum Eintritt in die Meßblende 15 ein drallfreies, parabolisches Geschwindigkeitsprofil ausbildet. Die Beruhigungsstrecke sorgt auf diese Weise dafür, daß am Ort der Meßblende 15 eine stationäre oder quasi stationäre eindimensionale, ideale Rohrströmung vorherrscht. Diese Voraussetzung muß erfüllt sein, damit die an der Meßblende 15 auftretende Druckdifferenz δp eine eindeutige Funktion des Durchflusses ist. Die Druckdifferenz δp wird mit Hilfe von unmittelbar vor und hinter der Meßblende 15 angeordneten Druckentnahmestellen 19 gemessen. Im einfachsten Fall werden die Druckent­ nahmestellen 19 über die Leitungen 20 mit einem mechanischen Druckmeßin­ strument 21 verbunden. Das Druckmeßinstrument 21 kann direkt in m³/h kalibriert werden. Die Druckentnahmestellen 19 können aber auch über die Leitungen 20 an elektrische Druckmeßfühler angeschlossen werden, die ein druckproportionales elektrisches Signal erzeugen, das elektronisch angezeigt wird. Weiterhin können zusätzliche Druckentnahmestellen 22 an der Meßblende 15 vorgesehen werden, um eine regelmäßige Überprüfung der Kalibrierung der Volumenstromanzeige durch­ zuführen. Auf diese Weise ist eine ständige Überwachung der lufttechnischen Funktion des Abzuges mit einer gleichzeitigen stetigen Kontrolle der Anzeigeein­ richtung ohne zusätzlichen Aufwand bei laufendem Laborbetrieb problemlos möglich (Einsparung von Arbeitsschritten, keine Betriebsunterbrechungen). Die Druckentnahmestellen 19 können auch mit einem Alarmgeber verbunden sein, der einen optischen oder akustischen Alarm erzeugt, wenn der Meßblendendifferenz­ druck einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

Eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Annäherung an eine ideale Rohrströmung am Ort der Meßblende 15 erreicht man, wenn der Meßblende 15 eine zweite Beruhigungsstrecke 23 nachgeschaltet wird. Diese Beruhigungsstrecke erstreckt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, von der Meßblende 15 bis zum Rohrlei­ tungsaustritt 17. Für ihre Dimensionierung gelten die gleichen Überlegungen wie bei der vorgeschalteten Beruhigungsstrecke 18.

Aus baulichen Gründen wird die Adapterkammer 8 in der Regel unmittelbar über dem Abzug horizontal eingebaut und erstreckt sich quer über den Abzug, wobei die Breite mit der Abzugsbreite übereinstimmt. Durch Verwendung von universal andockbaren Anschlußstutzen an der Zuströmseite (Absaugstutzen 5) und Abströmseite (Abluftkanal 9) kann die Adapterkammer 8 an alle gängigen Abzugsfabrikate sowie Rohrbögen und T-Stücke angepaßt werden (Kompatibilität).

Der Werkstoff für die Adapterkammer wird entsprechend den Anforderungen des Laborbetriebes festgelegt; d. h. es können alle im Anlagenbau zum Einsatz kommenden Werkstoffe verwendet werden, wie z. B. Stahl, Edelstahl, Kupfer, aber auch Kunststoffe wie PVC, PPS etc.

Claims (6)

1. Laborabzug mit einem Abluftkanal (9) und einer Überwachungseinrichtung zur Kontrolle der durch den Abzug strömenden Luftmenge, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Überwachungseinrichtung eine zwischen dem Abzugkanal (9) und einem am Abzug angeschlossenen Absaugstutzen (5) eingebaute Adapterkammer (8) aufweist, in der eine parallel zu einer Außenwand (10) der Adapterkammer (8) verlaufende, an beiden Seiten offene Rohrleitung (14) angeordnet ist, wobei der Rohrleitungseintritt (16) mit dem Absaugstutzen (5) und der Rohrleitungsaustritt (17) mit dem Abluftkanal (9) verbunden ist,
• b) daß in die Adapterkammer (8) Leitwände (12, 13) derart eingebaut sind, daß vom Absaugstutzen (5) bis zum Eintritt (16) in die Rohrleitung (14) ein mäanderförmiger Strömungsweg zwischen den Leitwänden (12, 13) und der Adapterinnenwand verbleibt,
• c) daß die Rohrleitung (14) mindestens eine Meßblende (15) aufweist, der eine bis zum Rohrleitungseintritt (16) reichende Beruhigungs­ strecke (18) vorgeschaltet ist,
• d) und daß an der Meßblende (15) ein oder mehrere Druckentnahme­ stellen (19, 22) zur Messung des Meßblenden-Differenzdrucks ange­ bracht sind.

2. Laborabzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (15) aus einer Düse oder Drossel oder aus einem Venturi-Rohr besteht.

3. Laborabzug nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterkammer (8) unmittelbar über dem Abzug horizontal angeordnet ist und sich quer über den Abzug erstreckt.

4. Laborabzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (14) ebenfalls horizontal in die Adapterkammer (8) eingebaut ist.

5. Laborabzug nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß­ blende (15) eine bis zum Rohrleitungsaustritt reichende Beruhigungsstrecke (23) nachgeschaltet ist.

6. Laborabzug nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ entnahmestellen (19, 22) mit einem Alarmgeber verbunden sind und ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Meßblenden-Differenzdruck einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.