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Die Erfindung betrifft gemäß einem
ersten Erfindungsgedanken ein Verfahren zur Kontrolle des Reststaubgehalts
von mittels einer Entstaubungseinrichtung entstaubter Luft, die
als Rückluft
in einen Arbeitsbereich zurückführbar ist,
aus welchem sie als staubbeladene Luft abgesaugt wird, wobei eine
Teilmenge der entstaubten Luft durch eine Kontrollfiltereinrichtung
geleitet und der durch diese bewirkte Druckverlust registriert werden
und wobei bei einem unzulässigen
Anstieg des Druckverlusts über
der Zeit Alarm ausgelöst
und/oder die Entstaubungseinrichtung von Rückluft- auf Fortluftbetrieb
umgeschaltet oder abgeschaltet wird, und geht gemäß einem
weiteren Erfindungsgedanken auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens ein.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung
eingangs erwähnter
Art sind aus der
DE
44 44 758 A1 bekannt. Dieser bekannte Vorschlag erweist
sich jedoch als nicht praxisgerecht genug. Hierbei erfolgt nämlich eine
kontinuierlich fortschreitende Überwachung
des Reststaubgehalts, was eine isokinetische Luftmengenmessung,
und die Verwendung eines regelbaren Ventilators im Teilluftstrom
erforderlich macht und dementsprechend nicht nur einen hohen Aufwand verursacht,
sondern auch gewisse Fehlerquellen beinhaltet.
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Hiervon ausgehend ist es daher die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren
eingangs erwähnter
Art zu vereinfachen und dennoch für die Praxis brauchbare Ergebnisse zu
liefern sowie eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zur Verfügung
zu stellen.
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Der erste Teil dieser Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß pro
Zeiteinheit der Differenzdruck der Kontrollfiltereinrichtung gemessen
und gespeichert wird, daß nach
einer vorgegebenen Anzahl von Messungen ein Durchschnittswert gebildet
und dieser ebenfalls gespeichert wird und daß nach einer vorgegebenen Anzahl
von Durchschnittswertbildungen hieraus die Steigung einer Trendgeraden
ermittelt und ebenfalls gespeichert wird, wobei bei im Zulässigkeitsbereich
liegender Steigung der Trendgeraden alle Speicher auf Null gesetz
werden und ein neuer Zyklus begonnen wird und bei unzulässiger Steigung
Alarm ausgelöst
und/oder die Entstaubungseinrichtung um- oder abgeschaltet wird.
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Diese Maßnahmen ergeben eine statistische Auswertung
eines bestimmten zurückliegenden
Zeitraums. Wobei ein mit großer
Wahrscheinlichkeit sich fortsetzender, aus der Trendgeraden ablesbarer Trend
zugrunde gelegt wird. Für
diesen Zeitraum, der vergleichsweise kurz sein kann, kann ein konstanter Volumenstrom
angenommen werden – ein
regelbarer Ventilator ist daher in vorteilhafter Weise nicht erforderlich.
Dennoch ergibt sich durch die Verwendung der Steigung einer Trendgeraden
als Ist-Wert eine eine feinfühlige
Kontrollmöglichkeit.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben. So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Differenzdruck jede
Sekunde einmal zu messen, nach zwölf Messungen hieraus einen
Durchschnittswert zu bilden und aus 75 Durchschnittswerten die Steigung
der Trendgeraden zu ermitteln. Hierbei ergibt sich eine Zeit von
15 Minuten für
einen Zyklus. Innerhalb einer solch kurzen Zeit ergeben sich erfahrungsgemäß keine
so gravierenden Änderung
des Reststaubgehalts, daß bleibende
Schäden
zu erwarten wären.
Die aufgrund der diskontinuierlichen Ermittlung der Trendgeraden
sich ergebenden Abweichungen gegenüber einer kontinuierlichen
Ermittlung sind daher tolerierbar.
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Weiter hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, alle Speicher auf 0 zu setzen, wenn die Steigung der Trendgeraden
kleiner als 0,005 ist. Dieser Wert ist tolerierbar.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin
bestehen, daß dann,
wenn die ermittelte Steigung der Trendgeraden im Bereich von 0,005
bis 0,01 liegt, alle Speicher auf 0 gesetzt und ein Zähler betätigt wird
und daß bei
einem vorgegebenen Zählerstand
von vorzugsweise 2 ein Alarm „schleichende Leckage" ausgelöst wird.
Diese Maßnahmen
stellen sicher, daß nicht
schon bei jeder einmaligen Überschreitung
des Toleranzbereichs, die beispielsweise auf eine Abreinigung des
Hauptfilters etc. zurückzuführen sein
kann, ein Alarm ausgelöst
wird, sondern erst im Wiederholungsfalle. Es kommt daher in vorteilhafter
Weise zu keinen unnötigen
Wartungsmaßnahmen
und Betriebsunterbrechungen.
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In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen
wird dann, wenn die Steigung der Trendgeraden größer als 0,01 ist, sofort ein
Alarm „Filterbruch" ausgelöst und die
Entstaubungseinrichtung um oder abgeschaltet. Hierdurch ist sichergestellt,
daß Sofortmaßnahmen
eingeleitet werden, sofern ein nicht tolerierbarer Reststaubgehalt
festgestellt wird.
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Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin
bestehen, daß ein
Alarm „Filterreinigung" ausgelöst wird,
wenn der gemessene Differenzdruck der Kontrollfiltereinrichtung
einen vorgegebenen Wert von vorzugsweise 200 Pa überschreitet. Hierdurch ergibt
sich eine zuverlässige
Selbstüberwachung,
die zu einer rechtzeitigen Abreinigung der Kontrollfiltereinrichtung
führt.
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Der zweite Teil der oben erwähnten Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Rückluftkanal
einer Entstaubungseinrichtung über
eine Bypasseinrichtung für
einen Teilluftstrom mit einer benachbarten Kammer verbunden ist,
die einen Ventilator und die diesem vorgeordnete Kontrollfiltereinrichtung
enthält,
die wenigstens einen an einer Trennwand befestigten Filterschlauch
aufweist und der eine Differenzdruckaufnahmeeinrichtung zugeordnet
ist, die zwei die Trennwand flankierende Druckmessleitungen aufweist,
die am Eingang eines Druck-Spannungs-Wandlers liegen, durch den
eine Steuereinrichtung ansteuerbar ist, mittels der wenigstens eine
Alarmeinrichtung aktivierbar und/oder die Entstaubungseinrichtung
um- oder abschaltbar ist. Diese Maßnahmen ergeben eine sehr kompakte und
robuste Anordnung und gewährleisten
daher eine hohe Lebensdauer und zuverlässige Arbeitsweise auch unter
erschwerten Bedingungen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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Die nachstehend beschriebene Zeichnung enthält in ihrer
einzigen Figur einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Reststaub-Kontrollvorrichtung.
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In der Zeichnung ist lediglich ein
Abschnitt eines Rückluftkanals 1 einer
nicht näher
dargestellten Entstaubungseinrichtung enthalten, durch welche aus
einem Arbeitsbereich, beispielsweise einer Werkstatt eines Holzbearbeitungsbetriebs,
mit Staub beladene Luft abgesaugt, entstaubt und anschließend als
Rückluft
in den genannten Arbeitsbereich zurückgeführt wird. Der Aufbau und die
Wirkungsweise von derartigen Entstaubungseinrichtungen sind an sich
bekannt und bedürfen
daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr: Der Rückluftkanal 1 schließt an einen
einer Hauptfilteranordnung nachgeordneten Sammelraum an und führt zu einer
nicht näher
dargestellten Ausblasöffnung, über welche
die vorher gefilterte Luft als Rückluft
in den Arbeitsbereich ausgeblasen wird.
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Um sicherzustellen, daß diese
Rückluft
nicht in unzulässiger
Weise mit Staub belastet ist, wird der Reststaubgehalt der Rückluft kontrolliert.
Hierzu ist an den Rückluftkanal 1 ein
kastenförmiges
Gehäuse 2 angesetzt,
das eine Kammer 3 enthält,
die im Bereich ihres in Strömungsrichtung
der Rückluft
hinteren Endbereichs über
ein Fenster 4 und im Bereich ihres gegenüberliegenden
Endbereichs über
ein Fenster 5 mit dem Rückluftkanal 1 verbunden
ist. Die Fenster 4,5 ergeben eine Bypasseinrichtung,
durch die ein Teilstrom der Rückluft
durch die Kammer 3 hindurch geleitet wird, wie durch Eingangspfeile 6 und
Ausgangspfeile 7 angedeutet ist. Zur Einleitung des Teilluftstroms
in die Kammer 3 könnte
auch ein Entnahmerohr vorgesehen sein, dessen Eingang zweckmäßig koaxial
zur Achse des Rückluftkanals 1 in
diesem angeordnet ist und das mit seinem anderen Ende in die Kammer
einmündet.
Im Bereich des ausgangsseitigen Endes der Kammer 3 ist
ein Ventilator 8 angeordnet, der saugseitig zur Kammer
hin offen ist und dessen Druckstutzen an das Fenster 5 anschließt. Der
Ventilator 8 ist ein ungeregelter Ventilator mit steiler
Kennlinie. Der Ventilator 8 wird dementsprechend durch
einen nicht geregelten Motor 9 angetrieben.
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Die Kammer 3 ist mit einer
dem Ventilator 8 vorgeordneten Trennwand 10 versehen,
die wenigstens eine Ausnehmung aufweist, an dessen Rand ein Filterschlauch
befestigt ist. Im dargestellten Beispiel sind mehrere Ausnehmungen
und dementsprechend mehrere Filterschläuche vorgesehen, die, von dem mittels
des Ventilators 8 bewegten Teilluftstrom, wie durch Richtungspfeile
angedeutet ist, durchströmt werden.
Die Filterschläuche
bilden dementsprechend eine Kontrollfiltereinrichtung 11 durch
welche der im sie durchströmenden
Teilluftstrom noch vorhandene Reststaub ausgefiltert wird. An dieser
Kontrollfiltereinrichtung 11 ergibt sich ein Druckabfall,
das heißt
der Druck ist in Strömungsrichtung
gesehen hinter der Trennwand 10 größer als vor der Trennwand 10.
Dieser Druckabfäll
ist ein Maß für die Verschmutzung
der Filterschläuche
und dementsprechend für
die Menge des hieran zurückgehaltenen Reststaubs.
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Die Differenz zwischen dem Druck
hinter und vor der Trennwand 10 wird gemessen. Hierzu ist
die Trennwand auf beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden
Druckmessleitungen 12 versehen. Hierbei kann es sich um
mit Bohrungen versehene Rohrleitungen handeln. Diese sind an ein
Messgerät 13 angeschlossen,
das den ermittelten Differenzdruck in ein elektrisches Spannungssignal
umsetzt. Beim Messgerät 13 handelt
es sich dementsprechend um einen Druck-Spannungs-Wandler.
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Das Messgerät 13 ist über eine
Signalleitung 14 mit einem zugeordneten Eingang einer Steuereinrichtung 15 verbunden.
Diese kann in einem ebenfalls an den Rückluftkanal 1 angesetzten
Kasten untergebracht sein. Die Steuereinrichtung ist zweckmäßig als
sogenannte SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet,
so daß Änderungen
der Randbedingungen und Grenzwerte etc. softwaremäßig durchführbar sind.
Durch die Steuereinrichtung 15 ist eine Alarmeinrichtungen
aktivierbar und/oder die nicht dargestellte Entstaubungseinrichtung
von Rückluftbetrieb
auf Fortluftbetrieb umschaltbar bzw. ganz abschaltbar, wie durch
eine Signalleitung 17 angedeutet ist. Die Alarmeinrichtung
kann optische und/oder akustische Alarmorgane 16a,b,c,
enthalten. In der Regel genügt
ein Alarmorgan, das in jedem Alarmfall aktiviert wird. In der Zeichnung
sind zur Verdeutlichung unterschiedlicher Alarmstufen drei Alarmorgane 16a,b,c dargestellt.
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Die Steuereinrichtung
15 ist
so ausgebildet und programmiert, daß jede Sekunde ein Differenzdruck-Messwert
ermittelt wird. Dieser wird in einem geeigneten Speicher als erste
Speichervariable abgelegt. Nach jeweils zwölf Sekunden wird der Durchschnittswert
der bis dahin vorliegenden zwölf
Meßwerte
gebildet. Dieser Durchschnittswert wird in einem geeigneten zweiten
Speicher als zweite Speichervariable abgelegt. Nach
15 Minuten,
das entspricht 75 ermittelten Durchschnittswerten, wird hieraus
nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeitsrechnung die Steigung einer
statistischen Trendgeraden ermittelt, aus der erkennbar ist, ob
die Belastung der Kontrollfiltereinrichtung stärker als zulässig zunimmt
oder nicht. Die Berechnung der Steigung der Trendgeraden erfolgt
zweckmäßig nach
der Methode der kleinsten Quadrate, wobei folgende Formel angewendet
werden kann:
dabei gilt m = Steigung
n
= Anzahl Meßwerte
x
= Zeit in Minuten = (0,2; 0,4;.....n),
y = Differenzdruck in
Pa.
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Da die Werte für x und n bekannt sind, ergibt sich
folgende vereinfachte Formel
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Das Ergebnis, das heißt der Wert
m wird als dritte Speichervariable in einem geeigneten Speicher abgelegt,
der von einer zugeordneten Entscheidungslogik abgefragt wird, die
in Abhängigkeit
von der Größe der Steigung
m die zugehörigen
Befehlssignale erzeugt.
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Sofern die Steigung m kleiner als
0,005 ist, werden alle vorher erwähnten Speicher auf 0 zurückgesetzt,
so daß ein
neuer 15 minütiger
Zyklus zur Ermittlung eines neuen Steigungswerts beginnen kann. Es
wird dabei kein Alarm ausgelöst,
da eine Steigung bis zum Wert 0,005 im Toleranzbereich liegt.
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Sofern die Steigung m der Trendgeraden mehrmals
im Bereich zwischen 0,005 und 0,01 liegt, wird der Alarm „Schleichende
Leckage" ausgelöst, der
hier durch das Alarmorgan 16a angedeutet sein soll. Hierzu
ist in der Steuereinrichtung 15 ein Zähler vorgesehen, dessen Stand
um jeweils 1 erhöht
wird, wenn die ermittelte Steigung m der Trendgeraden in den Bereich
von 0,005 bis 0,01 fällt.
Sofern die ermittelte Steigung der Trendgeraden unter 0,005 bleibt, wird
der genannte Zähler
auf 0 zurückgestellt.
Bei einer vorgegebenen Zählerstellung,
zweckmäßig bereits
bei 2, wird jedoch der oben erwähnte
Alarm „schleichende
Leckage" ausgelöst. Dieser
Alarm wird dementsprechend ausgelöst, wenn die Steigung m der
Trendgeraden zweimal hintereinander in den Bereich von 0,005 bis
0,01 fällt.
Zweckmäßig ist
vorgesehen, dass dieser Alarm durch den Betreiber der Entstaubungseinrichtung
innerhalb einer bestimmten Zeitdauer von vorzugsweise 30 Minuten
quittiert werden muss. Hierzu ist die Steuereinrichtung 15 mit
einer Quittiereinrichtung 18, beispielsweise einem geeigneten
Druckknopf, versehen. Erfolgt die genannte Quittierung innerhalb
der vorgegebenen Zeitdauer nicht, schaltet die Steuereinrichtung 15 über die
Signalleitung 17 die Entstaubungseinrichtung von Rückluftbetrieb
auf Forfluftbetrieb um. Alternativ wäre eine Abschaltung denkbar.
Bei rechtzeitiger Quittierung wird der Alarm abgeschaltet.
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Sofern die Steigung m der Trendgeraden oberhalb
des vorstehend behandelten Bereichs, das heißt oberhalb 0,01 liegt, wird
sofort ein Alarm „Filterbruch" ausgelöst, der
durch das Alarmorgan 16b dargestellt wird. Gleichzeitig
schaltet die Steuereinrichtung 15 über die Signalleitung 17 die
Entstaubungseinrichtung ab.
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Die Filterschläuche er Kontrollfiltereinrichtung 11 müssen von
Zeit zu Zeit abgereinigt werden. Die Notwendigkeit hierfür ergibt
aus der ermittelten Druckdifferenz. Wenn diese einen vorgegebenen Wert,
vorzugsweise 200 Pa überschreitet,
wird der Alarm „Filterreinigung" ausgelöst, der
durch das dritte Alarmorgan 16c dargestellt wird. Auch
dieser Alarm muss zweckmäßig vom
Betreiber der Entstaubungseinrichtung innerhalb einer vorgegebenen
Zeit von vorzugsweise 480 Minuten, also innerhalb einer Schicht,
quittiert werden. Hierzu ist die Steuereinrichtung mit einer weiteren
Quittiereinrichtung 19 versehen. Erfolgt keine Quittierung
innerhalb der vorgegebenen Zeit schaltet die Steuereinrichtung 15 die
Entstaubungseinrichtung ab. Bei rechtzeitiger Quittierung wird der
Alarm abgeschaltet.
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Es könnten beispielsweise auch andere
statistische Rechenmethoden zur Berechnung der Steigung der Trendgeraden
und/oder andere Grenzwerte vorgesehen werden, z. B. eine logarithmische
Methode.
