DE202013005806U1

DE202013005806U1 - Microprozessorgesteuerte permanent Überwachung für Filtersättigung und Gasqualität

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Publication number: DE202013005806U1
Application number: DE202013005806U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-08-06
Anticipated expiration: 2023-06-29

Abstract

Der Schutzanspruch besteht für die Entwicklung einer: mikroprozessorgesteuerten elektronischen Luftqualitäts-Filterzustandsüberwachung mit CO-, CO2- O2- NO2- SO2- Temperatur und Feuchte für Verdichter von Druckgasen. 1. Hochdruckverdichteranlage gekennzeichnet durch eine Hochdruckverdichteranlage mit mehreren Kompressionsstufen für einen Druckbereich von mehr als 0,5 bar und maximal 430 bar, insbesondere solchen, die als Verdichter von Atemgasen verwendet werden. 2. Reinluftfilteranlage gekennzeichnet durch eine Reinluftfilteranlage mit einer oder mehreren Wechselfilterpatronen, die mit einem kapazitiven Feuchtigkeitssensor versehen sind. 3. Abfülleinrichtung gekennzeichnet durch eine nachgeschaltete Abfülleinrichtung, ausgeführt als Füllpaneel mit einem oder mehreren Füllanschlüssen zur Direktbefüllung von Atemluftgeräten oder Befüllung von Tauchgeräten mittels einem oder mehreren am Füllpaneel angeschlossenen Füllschläuchen. Auch kann ein nachgeschalteter Speicher mittels eines Füllschlauchs oder einer festen Verrohrung gefüllt werden. 4. Die Filtersättigungsanzeige gekennzeichnet durch die 5 Schaltzustände der Sensorüberwachung. Diese werden über 3 Relais gemeldet. Gleichzeitig mit dem Schließen der Relaiskontakte leuchten entsprechend Leuchtdioden auf. a. Dauerlicht grün: Anlage in Betrieb, Patrone in Ordnung b. Blinklicht gelb: ist eine Warnung, dass der Patronenwechsel je nach Außentemperatur innerhalt der nächsten 2–6 Stunden notwendig wird. Gleichzeitig mit dem gelben Blinklicht leuchtet die grüne LED weiter, da die Anlage ja weiterhin in Betrieb bleibt. c. Dauerlicht rot: Die Verdichteranlage ist wegen gesättigter Patrone zwangsabgeschaltet. Bei Fällig werden erscheint in der LCD-Anzeige „FILTERWECHSEL” 5. CO-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO-Sensor geführt wird und dabei der CO-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 6. CO2-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO2-Sensor geführt wird und dabei der CO2-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 7. O2 Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen O2-Sensor geführt wird und dabei der O2 Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 8. NO2-NO Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO2-Sensor geführt wird und dabei der NO2-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 9. SO2-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen SO2-Sensor geführt wird und dabei der SO2-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung ...

Description

Luftqualitätsüberwachungseinrichtung für Filter an Verdichteranlagen und zur Messung der Schadstoffkonzentration und zur Sicherstellung der Einhaltung von Grenzwerten (z. B. bei Atemluftverdichtern) sowie zur Überwachung wichtiger Betriebsparameter des Verdichters.
Beschreibung
eine computergestützte mikroprozessorgesteuerte elektronische Überwachung für Luftqualität bei Hochdruckverdichtern mit gleichzeitiger permanenter Überwachung des Filterzustandes (Filtersättigung) in Bezug auf Feuchtigkeit und die in der Feuchtigkeit gebundenen Ölrückstände (Öldampf). Das Gerät überwacht permanent während der Verdichtung von Luft oder anderen Gasen die Konzentrationen gesundheitsgefährdender und nur in einer bestimmten Konzentration erwünschte Inhaltsstoffe wie z. B. CO-, CO₂- O₂, NO₂, SO₂, in den verdichteten und gefilterten Gasen. Gleichzeitig ist das Gerät in der Lage, wichtige, für die Qualität der verdichteten Gase relevante Betriebsparameter des Hochdruckverdichters wie zum Beispiel Betriebstemperatur der letzten Verdichterstufe, die Temperatur der Luft im der der Verdichtung nachgeschalteten Filtertower, die Filtertowerwandtemperatur, die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit, den Drucktaupunkt sowie Überwachung der Service- und Wartungsintervalle bei gleichzeitiger Steuerung der Verdichteranlage für Gase, insbesondere Atemluft und Nitrox/Trimix (enriched gases).
Einsatzgebiete:
Die Erfindung betrifft jegliche Art von Verdichtern, vor allem Hochdruckverdichter und Booster, die zur Verdichtung von Gasen – insbesondere für Atemluftverdichter bzw. solche, die zur Verdichtung von veredelten oder angereicherten Gasen – entwickelt wurden. Die Überwachungseinheiten können in mobile, semistationäre oder stationäre Anlagen sowie stationäre geräuschreduzierte gekapselte Silentanlagen ein- oder angebaut werden. Solche Anlagen werden vor allem in der Berufs- und Sporttaucherei, bei Feuerwehren und Rettungsorganisationen, beim Militär sowie in der Industrie und Forschung eingesetzt. Als Verdichter und Hochdruckverdichteranlagen, bei denen dieses Gerät eingesetzt wird, gelten solche, die Luft oder andere Gase über den in der Umgebung herrschenden Druck von 0,5 bar in mehreren Schritten oder über eine oder mehrere Stufen und/oder über mehrere nacheinander geschaltete Anlagen verdichten.
Beschreibung des Entwicklungshintergrundes:
Für nahezu alle Hochdruckverdichteranlagen zur Verdichtung von Druckgasen für die vorgenannten Einsatzbereiche liefern die verschiedenen Hersteller Filtersättigungsanzeigen, die mehr oder weniger genau den Sättigungszustand (Befeuchtung) der eingesetzten Filtermedien überwachen. Diese Filtermedien bestehen in der Regel aus Patronen, die mit Molekularsieb (Aluminiumsilikat), Feinstaubfiltern aus verschiedenen Materialien und Aktivkohle befüllt sind. Damit werden in der Regel die in den Druckgasen nach dem Verdichten enthaltene Feuchtigkeit, Feinstaub und Gerüche herausgefiltert. Die dafür derzeit am Markt erhältlichen Überwachungs- und Zustandsanzeigen messen entweder über Sensoren in der Patrone oder über ins Leitungssystem eingesetzte Sensoren den Feuchtigkeitsgehalt, und sobald dieser die in der DIN EN 12021 vorgegebenen Werte übersteigt, wird dies optisch angezeigt und in der Regel die Verdichteranlage abgeschaltet.
Diejenigen Überwachungssysteme, die mit einem kapazitiven Sensor der auf die steigende Leitfähigkeit des Filtermaterials bei steigender Feuchtigkeitskonzentration in der Filterpatrone ausgerüstet sind, arbeiten sehr zuverlässig, allerdings ist der Betreiber generell bis zu einem Sättigungsgrad von etwa 90 nicht über den Zustand seiner Filter informiert. Dies ist eines der Kernprobleme, die zu dieser Entwicklung geführt haben. Hochdruckverdichter sind in der Regel ölgeschmierte Kolbenverdichter, die sich durch Reibung stark erwärmen und zu dieser Erwärmung addiert sich auch noch die durch die Verdichtung entstehende Wärme. Dies führt sehr oft zur Überhitzung des Verdichters, vor allem, wenn diese in schlecht be- und entlüfteten Räumen oder in Gegenden mit sehr hohen Umgebungstemperaturen (Tauchgebiete in den Tropen) betrieben werden. Auch ein Defekt an einem der Saug- oder Druckventile in einer der Verdichterstufen führt zwangsläufig zu starker Überhitzung, womit wir beim zweiten Kernproblem und einem weiteren Grund für die Entwicklung dieses Gerätes sind. Diese abnormen Betriebszustände führen meist zur Selbstentzündung bzw. zum Brennen des verwendeten Schmieröls in den einzelnen Verdichterstufen, was wiederum zur Bildung von hochgiftigem Kohlenmonoxyd in dem verdichteten Medium führt. Im Falle von Atemluftverdichtern, wie sie bei Feuerwehren, Rettungsdiensten und in der Sport- und Berufstaucherei eingesetzt werden, wird dieses hochgiftige Gemisch in die Atem- oder Tauchgeräte gepumpt und der Besitzer merkt meist nichts oder viel zu spät von der tödlichen Gefahr, die von diesem Gasgemisch ausgeht. Jedes Jahr gibt es in der Taucherei weltweit zahlreiche Todesfälle durch CO-Vergiftungen. Von allen verantwortungsbewussten Herstellern werden Filterpatronen angeboten, die zusätzlich zu den normalerweise verwendeten Filtermaterialien mit einem Katalysator z. B. Hopkalite versehen sind. Dieser Katalysator wandelt giftiges CO in weniger giftiges CO² um. Diese katalytische Wirkung entfaltet sich jedoch nur bei einer bestimmten Temperatur (Raumtemperatur) und einer entsprechend langen Kontaktzeit des kontaminierten Gases mit dem Katalysator-Material. Keinesfalls kann man sich generell auf das Funktionieren des Katalysators verlassen. Diese Filterpatronen mit Hopkalit werden in der Regel für den Einsatz an Verdichtern, die mittels Verbrennungsmotor betrieben werden, eingesetzt, da hier die große Gefahr besteht, dass das in den Auspuffgasen des Verbrennungsmotors enthaltene CO vom Verdichter angesaugt wird.
Der sinnvolle generelle Einsatz aus weiter oben genannten Gründen dieser Spezialpatronen wird von den meisten Herstellern nicht empfohlen und der eigenverantwortliche Einsatz scheitert meist am deutlich höheren Preis der Patronen. Der Anlagenbetreiber kann sich aber selbst beim Einsatz dieser Filterpatronen niemals sicher sein, dass kein giftiges CO oder CO² in die Flaschen gelangt und er damit in ein großes Haftungsrisiko gerät. Auch wird oftmals bei erhöhter Temperatur und gewissen Drücken das verwendete Schmieröl aufgekrakt, was zur Bildung von CO² führen kann. Fälschlicherweise ist die allgemeine Annahme verbreitet, dass CO2 ungiftig sei. Dem ist nicht so. Der Unterschied zu CO ist lediglich der, dass die für die gesundheitliche Schädigung notwendige Konzentration um ein Vielfaches höher sein muss wie bei CO (über 500 ppm). NO₂ Stickstoffoxide, kurz Stickoxide genannt, entstehen hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen durch die Oxidation von in der Luft enthaltenem Stickstoff. Wesentliche Quellen sind dabei Kraftfahrzeug-Motoren, kalorische Kraftwerke und Heizungen. Stickstoffoxide werden überwiegend als Stickstoffmonoxid (NO) emittiert. In der Atmosphäre oxidieren sie zu Stickstoffdioxid (NO₂). Zusammen mit Kohlenwasserstoffen bilden sie die Hauptvorläufersubstanzen für Ozon. Für den menschlichen Organismus ist vor allem Stickstoffdioxid (NO₂) gefährlich. Es greift in erster Linie die Schleimhäute an. Hauptverursacher der Stickstoffoxide-Emissionen ist mit mehr als 50 Prozent der Straßenverkehr. Davon stammen bereits über 40 Prozent von Lastkraftwagen, obwohl der Lastkraftwagen-Anteil am Wiener Gesamtverkehr nur etwa zehn Prozent beträgt. Die zweitgrößte Quelle mit rund 25 Prozent ist die Raumwärmeerzeugung. Davon stammen etwa 70 Prozent aus dem Wohnbereich. Der Grenzwert für NO₂ darf gemäss Richtlinie 2008/50/EG im Jahresmittelwert 40 μg/m³ und im Stundenmittelwert 200 μg/m³ nicht übersteigen. Der Stundenmittelwert von 200 μg/m³ darf maximal 18 × pro Jahr überschritten werden.
SO₂ Schwefeldioxid, ist ein farbloses, stechend riechendes Reizgas. Es entsteht vor allem bei der Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdölprodukten. In Verbindung mit Wasser setzt sich SO₂ in schwefelige Säure um und ist dadurch auch die Ursache für „sauren Regen”. Höhere Schwefeldioxidkonzentrationen können beim Menschen Bronchien und Lungen schädigen, Bronchospasmen und Reizhusten auslösen, sowie Kopfschmerzen und Übelkeit verursachen. Der Grenzwert für SO₂ darf gemäss Richtlinie 2008/50/EG im Jahresmittelwert 20 μg/m³ und im Stundenmittelwert 350 μg/m³ nicht übersteigen. Der Stundenmittelwert von 350 μg/m³ darf maximal 24 × pro Jahr überschritten werden
Nach dem bisherigen Stand der Technik gibt es keine Möglichkeit, im Vorfeld schon bei der Verdichtung und vor Abfüllung der Gase in Atem- oder Tauchgeräte oder andere Speichermedien den CO-, CO- O₂- NO₂_ SO₂_ Gehalt zu messen.
Der dritte Grund für diese Entwicklung besteht in der unzureichenden Beachtung der für die Anlagen selbst und die Qualität der von Ihnen verdichteten Medien notwendigen Einhaltung der vom Hersteller vorgegebenen Wartungsintervalle sowie die Wechselintervalle der Patrone und Filtermedien.
Die Konsequenzen:

• Produktion und Abgabe hochgradig mit Schadstoffen belasteter gasförmiger Medien ohne Wissen des Anlagenbetreibers.
• In der Regel bis zur 90%igen Sättigung der Filterpatrone keine Kenntnis des aktuellen Sättigungsgrades und Filterzustandes.
• Große Haftungsrisiken für den Anlagenbetreiber u. U. bis hin zur Anklage wegen fahrlässiger Tötung.
• Frühzeitige Vermeidung sowie Erkennung von Funktions- und Betriebsstörungen an den Verdichteranlagen, wie z. B. Überhitzung oder defekte Ventile.
• Imageverlust oder Verlust der Existenz auf der einen Seite oder Imagegewinn und Marktvorsprung durch den Einsatz modernster Überwachungstechnik.

Aufgabe der Erfindung:

• Den CO-Gehalt in dem verdichteten Medium schon während des Verdichtungsvorganges zu überwachen und damit die vorgenannten Nachteile und Gefahrensituationen zu vermeiden
• Den CO²-Gehalt in dem verdichteten Medium schon während des Verdichtungsvorganges zu überwachen und damit die vorgenannten Nachteile und Gefahrensituationen zu vermeiden
• Den O²-Gehalt in dem verdichteten Medium schon während des Verdichtungsvorganges zu überwachen und damit die vorgenannten Nachteile und Gefahrensituationen zu vermeiden
• Den NO²-Gehalt in dem verdichteten Medium schon während des Verdichtungsvorganges zu überwachen und damit die vorgenannten Nachteile und Gefahrensituationen zu vermeiden
• Den SO²-Gehalt in dem verdichteten Medium schon während des Verdichtungsvorganges zu überwachen und damit die vorgenannten Nachteile und Gefahrensituationen zu vermeiden
• Die Filterwandtemperatur zu überwachen, um unter Hinzuziehung weiterer Daten den aktuellen Filterpatronensättigungszustand zu errechnen und anzuzeigen
• Die Betriebstemperatur des Verdichters zu messen, um die Anlage vor Überhitzungsschäden durch automatische Abschaltung zu schützen
• Die Sicherstellung der Einhaltung der Wartungsintervalle an den Verdichter- und Filteranlagen
• Die permanente Information des Anlagenbetreibers über den aktuellen Sättigungszustand seines Filtermediums
• Die vollautomatische Steuerung der Anlage gemäß den vorgegebenen Parametern zur Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften und Normen (Betriebssicherheitsverordnung, Europäische Druckgeräterichtlinie, Geräte- und Produktsicherheitsgesetz)

Die Lösungen der Aufgaben werden im Folgenden beschrieben:
Das Meldegerät erfasst zum einen über die angeschlossene Messsonde in der Filterpatrone den Zustand des Trockenmittels und gibt bei Erreichen der Grenzwerte entsprechende optische und akustische Signale und Schaltsignale für den Verdichter aus. Weitere Daten erhält die Meldeeinheit von einem nachgeschaltetem Messgerät mit integrierten Sensoren für Öldampf bzw. Ölrückstände (Kohlenwasserstoff) und einem zweiten Messgerät mit Sensoren für CO-, CO₂- O₂- NO₂- SO₂- Temperatur und Feuchte. Diese Messgeräte werden mittels eines Bypass-Systems mit Druck- und Durchflussreduzierung permanent mit der gefilterten Luft angeströmt und bei Erreichen der gesetzlichen Grenzwerte wird über ein LCD-Display der aktuelle Wert angezeigt und ein Signal zur Abschaltung des Verdichters ausgegeben. Der O²-Sensor wird in Anlagen, die zur Herstellung von Nitrox, Trimix oder anderweitig angereicherten Gasen (Enriched gases) verwendet werden, eingesetzt, und überwacht dort die akkurate Sauerstoffbeimengung. Die Überwachungseinheit kann in allen Anlagen, die mit elektronischer Filterüberwachung mittels kapazitiven Sensors in der Filterpatrone ausgerüstet sind, nachgerüstet werden. Dies gilt für Anlagen mehrerer Hersteller.
Die Funktionsweise:
• Filtersättigungsanzeige
Die Filtersättigungsanzeige besteht aus einer farbigen Balkenanzeige für die permanente Filterzustandsanzeige, die von einem mikroprozessorgesteuerten algorithmischen Rechnungsprogramm gesteuert wird. Die verschiedenen Grundwerte zur Aktivierung des Rechenprogramms können auf einfachste Weise aus vorprogrammierten Daten über das LCD-Display abgerufen und eingestellt werden. Zusätzliche Informationen erhält das Rechenprogramm über einen integrierten Temperatursensor und eine Uhr. Bekanntermaßen ist einer der wesentlichen Faktoren für die Filtersättigung die Temperatur im Filtergehäuse. Durch den Einsatz des integrierten Sensors ist es möglich, genaue Informationen über den Filterzustand zu erhalten. Die integrierte Uhr gibt Aufschluss über die Benutzungsdauer und die Betriebspausen der Anlage. Dadurch wird es möglich, längere Betriebspausen, in denen eine schleichende Selbstsättigung der Filterpatronen stattfindet, zu erfassen und in die Berechnung der Filterstandzeit einfließen zu lassen. Im Farbdisplay wird ein zunehmender Längsbalken angezeigt. Zusätzlich wird die Sättigung auch noch in % angezeigt. Bei kompletter Filtersättigung und Alarmauslösung wird der Meldebalken komplett rot. Neben dem rein rechnerischen Programm wird der Filterzustand zur maximalen Betriebssicherheit auch noch durch einen in die Filterpatrone integrierten Sensor überwacht.
• Die Patronensättigungsanzeige
Die Steuerung und Abschaltung der Verdichteranlage wird jedoch nicht vom Rechenprogramm, sondern ausschließlich über den in der Filterpatrone integrierten kapazitiven Sensor gesteuert. Die Übertragung des Signals vom kapazitiven Sensor zum Anzeigegerät erfolgt mittels eines an BNC-Buchsen angeschlossenen Koaxialkabels. Die 3 Schaltzustände der Sensorüberwachung werden über 3 LED-Ampelanzeigen gemeldet.

1. Dauerlicht grün: Anlage in Betrieb, Patrone in Ordnung.
2. Blinklicht gelb zusammen mit Dauerlicht grün: ist eine Warnung, dass der Patronenwechsel je nach Außentemperatur innerhalt der nächsten 2–4 Stunden notwendig wird. Gleichzeitig mit dem gelben Blinklicht leuchtet die grüne LED weiter, da die Anlage ja weiterhin in Betrieb bleibt.
3. Dauerlicht rot: Die Verdichteranlage ist wegen gesättigter Patrone zwangsabgeschaltet.

• Öl- Öldampf-Kohlenwasserstoffe:
Zur Sicherstellung der Luftqualität, insbesondere bei Atemluft oder medizinischer Luft, ist es unumgänglich, die wichtigsten Parameter zu überwachen. Ein Restölgehalt in der Atemluft macht sich mit einem öligen oder abgestandenen Geschmack bemerkbar. Neben einer akuten Reizung mit Husten und Atembeschwerden kommt es zu Übelkeit und Erbrechen. Bei verstärktem und häufigem Einatmen verölter Luft können sich Ölrückstände in der Lunge ablagern und das Gewebe schädigen, wodurch der Sauerstoffaustausch wesentlich beeinträchtigt werden kann. Neben dem Drucktaupunkt als kritische Größe spielt vor allem der Restölgehalt eine maßgebliche Rolle. Beim Restöl spielt im besonderen Maß der Ausbreitungsmechanismus eine wichtige Rolle. Steigt der Ölgehalt über das kritische Maß an, beispielsweise indem Aerosol unvollständig gefiltert wird, so wird die gesamte Anlage inklusive der Atem- und Tauchgeräte in kürzester Zeit kontaminiert. Da das Öl einen sehr geringen Dampfdruck hat, dauert es lange Zeit, bis die Anlage wieder „ölfrei” ist. Der Aufwand, ein mit Öl belastetes Equipment zu reinigen, ist beträchtlich und kann sehr hohe Kosten verursachen. Das Ölmessgerät ist mit seinem kalibrierten Messbereich von 0,01–20 mg/m³ das ideale Messsystem zur Überwachung von Hochdruckverdichtern bzw. Atem luftverdichtern. Kontinuierliche, permanente elektronische, mikroprozessorgesteuerte Überwachung des Restölgehaltes, keine wiederkehrende jährliche Probenahme und Messung notwendig. Min- und Max – Wertspeicherung. Die Messwerte werden in mg/m³ auf das Display des Messgerätes ausgegeben. Neben der numerischen Anzeige befindet sich eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den CO-Gehalt informiert. Die Steuerung zeigt bis 0,09 mg/m³ grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 0,1 mg/m³ schaltet die Anzeige auf Rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
• Die CO-Überwachung:
Das Herzstück der Entwicklung ist die CO-Überwachung. Die zu überwachende und zu überprüfende Luft wird in einem dem Filtergehäuse nachgeschalteten Bypass-System mit Druck und gleichzeitiger Volumenregulierung entnommen und mittels einer flexiblen Versorgungsleitung zu dem im Messgerät verbauten CO-Sensor geführt. Der neu entwickelte Sensor ist absolut wartungsfrei und muss alle 2–3 Jahre getauscht werden. Die angegebene Genauigkeit des Sensors wird von der Elektronik ständig kontrolliert und der Verbrauch des Sensors wird von dieser auch über das Display angezeigt. Der nach der DIN EN 12021 (vormals DIN 3188) vorgeschriebene Grenzwert für Kohlenmonoxid in der verdichteten Atemluft darf 15 ppm nicht übersteigen. Der permanent gemessene Wert wird am hintergrundbeleuchteten Display angezeigt und zusätzlich befindet sich neben der nummerischen Anzeige eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den CO-Gehalt informiert. Die Steuerung zeigt bis 14,5 ppm grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 15,2 ppm schaltet die Anzeige auf rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
Die CO² Überwachung:
Die zu überwachende und zu überprüfende Luft wird in einem dem Filtergehäuse nachgeschalteten Bypass-System mit Druck und gleichzeitiger Volumenreduzierung entnommen und mittels einer flexiblen Versorgungsleitung zu dem im Messgerät verbauten CO²-Sensor geführt. Der neu entwickelte Sensor ist absolut wartungsfrei und muss alle 2–3 Jahre getauscht werden. Bei dem zur Verdichteranlagensteuerung notwendigen Messergebnis reicht zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte ein Sensor mit der Genauigkeit von +/– 1%. Die angegebene Genauigkeit des Sensors wird von der Elektronik ständig kontrolliert und der Verbrauch des Sensors wird von dieser auch über das Display angezeigt. Der nach der DIN EN 12021 (vormals DIN 3188) vorgeschriebene Grenzwert für Kohlendioxid in der verdichteten Atemluft darf 500 ppm nicht übersteigen. Der permanent gemessene Wert wird am hintergrundbeleuchteten Display angezeigt und zusätzlich befindet sich neben der nummerischen Anzeige eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den CO₂-Gehalt informiert. Die Steuerung zeigt bis 485 ppm grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 510 ppm schaltet die Anzeige auf rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
• Die NO₂-NO Überwachung:
Die zu überwachende und zu überprüfende Luft wird in einem dem Filtergehäuse nachgeschaltetem Bypass-System mit Druck und gleichzeitiger Volumenregulierung entnommen und mittels einer flexiblen Versorgungsleitung zu dem im Messgerät verbauten NO₂-Sensor geführt. Der neu entwickelte Sensor ist absolut wartungsfrei und muss alle 2–3 Jahre getauscht werden. Die angegebene Genauigkeit des Sensors wird von der Elektronik ständig kontrolliert und der Verbrauch des Sensors wird von dieser auch über das Display angezeigt. Der nach der DIN EN 12021 (vormals DIN 3188) vorgeschriebene Grenzwert für Stickstoffoxid in der verdichteten Atemluft darf 200 μg/m³ nicht übersteigen. Der permanent gemessene Wert wird am hintergrundbeleuchteten Display angezeigt und zusätzlich befindet sich neben der nummerischen Anzeige eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den NO₂-Gehalt informiert. Die Steuerung zeigt bis 190 μg/m³ grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 200 μg/m³ schaltet die Anzeige auf rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
• Die SO₂-Überwachung:
Die zu überwachende und zu überprüfende Luft wird in einem dem Filtergehäuse nachgeschalteten Bypass-System mit Druck und gleichzeitiger Volumenregulierung entnommen und mittels einer flexiblen Versorgungsleitung zu dem im Messgerät verbauten SO₂-Sensor geführt. Der neu entwickelte Sensor ist absolut wartungsfrei und muss alle 2–3 Jahre getauscht werden. Die angegebene Genauigkeit des Sensors wird von der Elektronik ständig kontrolliert und der Verbrauch des Sensors wird von dieser auch über das Display angezeigt. Der nach der DIN EN 12021 (vormals DIN 3188) vorgeschriebene Grenzwert für Kohlenmonoxid in der verdichteten Atemluft darf 350 μg/m³ nicht übersteigen. Der permanent gemessene Wert wird am hintergrundbeleuchteten Display angezeigt und zusätzlich befindet sich neben der nummerischen Anzeige eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den SO₂-Gehalt informiert. Die Steuerung zeigt bis 330 μg/m³ grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 350 μg/m³ schaltet die Anzeige auf rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
• Die O² Überwachung:
Der O²-Sensor wird in Anlagen, die zur Herstellung von Nitrox, Trimix oder anderweitig angereicherten Gasen (Enriched Gases) verwendet werden, eingesetzt, und überwacht dort die akkurate Sauerstoffbeimengung. Es ist bekannt, dass ein Sauerstoffanteil von mehr als 45% in einem Gas, das durch einen ölgeschmierten Verdichter geleitet wird, bei Berührung mit dem Schmieröl explosionsartig reagiert. Der neu entwickelte Sensor ist absolut wartungsfrei und muss alle 2–3 Jahre (je nach Sauerstoffbelastung) getauscht werden. Die angegebene Genauigkeit des Sensors wird von der Elektronik ständig kontrolliert und der Verbrauch des Sensors wird von dieser auch über das Display angezeigt.
Der vom Hersteller vorgeschriebene Grenzwert für Sauerstoff in der verdichteten Luft/Atemluft darf 40% nicht übersteigen. Der permanent gemessene Wert wird am hintergrundbeleuchteten Display angezeigt und zusätzlich befindet sich neben der nummerischen Anzeige eine Farbampel, die auch bei Dunkelheit gut sichtbar über den O₂-Gehalt informiert. Die Ampel zeigt bis 40% grün, darüber springt sie als Warnsignal auf gelb und bei Überschreiten von 42% auf rot, auch die Hauptfehleranzeige springt auf rot und der Verdichter wird zwangsabgeschaltet.
• Temperaturüberwachung:
Der in dem mikroprozessorgesteuerten Anzeigegerät integrierte Temperatursensor dient zum einen der Berechnung des Sättigungsgrades des Filtermediums und zum anderen der Überwachung der Temperatur des Verdichters, vor allem bei gekapselten geräuschreduzierten Anlagen. Bei Erreichen von einer Temperatur von mehr als 48° Celsius wird die Verdichteranlage zwangsabgeschaltet. Der aktuelle Temperaturwert wird auf dem LCD-Display zweistellig angezeigt.
• Überwachung der Service- und Wartungsintervalle:
Gleichzeitig werden mit dem Überwachungsgerät die Wartungsintervalle wie folgt angezeigt:

1. Ölwechsel mit Ölfilter (wahlweise errechnet nach Betriebsstunden oder Zeit. Bei Fällig werden erscheint in der LCD-Anzeige „OILCHANGE”.
2. Wartung und Kundendienst an der Verdichter-Anlage zur Durchführung verschiedener Tätigkeiten wie z. B. Ventilwechsel oder Überprüfung der Sicherheitseinrichtung (programmiert und errechnet nach Herstellervorgaben, nach Betriebsstunden oder Zeit). Bei Fällig werden erscheint in der LCD-Anzeige „SERVICE”.

• Allgemeines:
Die Einstellungen, Programmupdates sowie der integrierte Fehlerspeicher können auf einfachste Weise vom Servicetechniker über eine integrierte USB-Schnittstelle ausgelesen bzw. programmiert werden. Fehlermeldungen können über die optional verfügbare Mobilfunkschnittstelle als SMS auf eine frei programmierbare Mobilfunknummer gesendet werden. Die Messwerte der verschiedenen Sensoren werden in 2-minütigem Intervall erfasst und auf einer SD-Karte gespeichert. Diese herausnehmbare SD-Karte kann in jeden handelsüblichen Computer oder Laptop eingeschoben werden und zu Dokumentationszwecken als Excel-file ausgegeben werden. Als Stromversorgung benötigt das Gerät 6–40 V AC. Die Funktionsweise des Gerätes wird anhand des im Anhang befindlichen Flussdiagramms erläutert. Die Anzeigen des Gerätes sind ebenfalls im Anhang abgebildet und beschrieben. Die Anschlussmöglichkeiten des Gerätes sind im Anhang beschrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 12021 [0004]
Richtlinie 2008/50/EG [0006]
Richtlinie 2008/50/EG [0007]
DIN EN 12021 [0014]
DIN 3188 [0014]
DIN EN 12021 [0015]
DIN 3188 [0015]
DIN EN 12021 [0016]
DIN 3188 [0016]
DIN EN 12021 [0017]
DIN 3188 [0017]

Claims

Der Schutzanspruch besteht für die Entwicklung einer: mikroprozessorgesteuerten elektronischen Luftqualitäts-Filterzustandsüberwachung mit CO-, CO₂- O₂- NO₂- SO₂- Temperatur und Feuchte für Verdichter von Druckgasen. 1. Hochdruckverdichteranlage gekennzeichnet durch eine Hochdruckverdichteranlage mit mehreren Kompressionsstufen für einen Druckbereich von mehr als 0,5 bar und maximal 430 bar, insbesondere solchen, die als Verdichter von Atemgasen verwendet werden. 2. Reinluftfilteranlage gekennzeichnet durch eine Reinluftfilteranlage mit einer oder mehreren Wechselfilterpatronen, die mit einem kapazitiven Feuchtigkeitssensor versehen sind. 3. Abfülleinrichtung gekennzeichnet durch eine nachgeschaltete Abfülleinrichtung, ausgeführt als Füllpaneel mit einem oder mehreren Füllanschlüssen zur Direktbefüllung von Atemluftgeräten oder Befüllung von Tauchgeräten mittels einem oder mehreren am Füllpaneel angeschlossenen Füllschläuchen. Auch kann ein nachgeschalteter Speicher mittels eines Füllschlauchs oder einer festen Verrohrung gefüllt werden. 4. Die Filtersättigungsanzeige gekennzeichnet durch die 5 Schaltzustände der Sensorüberwachung. Diese werden über 3 Relais gemeldet. Gleichzeitig mit dem Schließen der Relaiskontakte leuchten entsprechend Leuchtdioden auf. a. Dauerlicht grün: Anlage in Betrieb, Patrone in Ordnung b. Blinklicht gelb: ist eine Warnung, dass der Patronenwechsel je nach Außentemperatur innerhalt der nächsten 2–6 Stunden notwendig wird. Gleichzeitig mit dem gelben Blinklicht leuchtet die grüne LED weiter, da die Anlage ja weiterhin in Betrieb bleibt. c. Dauerlicht rot: Die Verdichteranlage ist wegen gesättigter Patrone zwangsabgeschaltet. Bei Fällig werden erscheint in der LCD-Anzeige „FILTERWECHSEL” 5. CO-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO-Sensor geführt wird und dabei der CO-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 6. CO₂-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO₂-Sensor geführt wird und dabei der CO₂-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 7. O₂ Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen O₂-Sensor geführt wird und dabei der O₂ Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 8. NO₂-N_O Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen CO₂-Sensor geführt wird und dabei der NO₂-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 9. SO₂-Sensor gekennzeichnet durch ein nach dem Filter und vor der Abfülleinrichtung befindliches Messgerät, an das eine Luftzuführung angeschlossen ist, durch die das Messgas über einen SO₂-Sensor geführt wird und dabei der SO₂-Gehalt gemessen wird. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 10. Öl-Öldampf-Kohlenwasserstoffe gekennzeichnet durch ein beheiztes Messgasentnahmesystem mit Sensor. Das Messgas wird über eine Sintermetallfilterscheibe entnommen und erhitzt. Durch die Zentrifugalkraft werden die Aerosol-Bestandteile an der Kapillarwandung verdampft. Über eine Analyseküvette wird das Messgas dem Sensorelement zugeführt. Das ausgewertete Messgas strömt ins Freie. Die Luftzuführung funktioniert mittels eines Bypass-Systems mit Druckreduzierung und integrierter Durchflussmengenbegrenzung. 11. Temperatursensor gekennzeichnet durch einen im Meldegerät integrierten Temperatursensor, der durch eine Luftzuführung die aktuelle Temperatur der Filterwand des Hochdruckfiltergehäuses und die Betriebstemperatur der ganzen Anlage misst. 12. Bypass gekennzeichnet durch Eine nach der Filtereinheit in die Kompressoran/age bzw. Füllanlage integrierte Druckreduzierstation. Ein spezielles Hochdruckmagnetventil steuert die Luftzufuhr zur Druckreduzierung mittels eines Druckreduzierventils, das den von der Verdichteranlage gelieferten Druck von bis zu maximal 420 bar auf Umgebungsdruck reduziert. 13. Durchflussmengenbegrenzer gekennzeichnet durch einen im Druckreduzierventil integrierten und nachgeschalteten Durchflussmengenbegrenzer, der die vom Verdichter gelieferte Luftmenge auf eine für die akkurate Anströmung der Sensoren benötigte Menge begrenzt. Alle Sensoren werden von dem gleichen Bypass-System gespeist. 14. Meldegerät gekennzeichnet durch das mikroprozessorgesteuerte Melde- und Steuergerät mit eigener Energieversorgung und Anschlussmöglichkeiten zur Steuerung der Verdichteranlage. Als Stromversorgung benötigt das Gerät 6–40 Volt AC. Die Anzeigen des Gerätes sind ebenfalls im Anhang abgebildet und beschrieben. Die Anschlussmöglichkeiten des Gerätes sind im Anhang beschrieben.