DE2431239C3 - Steuereinrichtung für den Vorschub eines Filtermaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für den Vorschub eines Filtermaterials in einem Luftfiltergerät, das eine einen Vorrat des Filtermaterials tragende Vorratsrolle, eine für die Aufnahme des von der Vorratsrolle ablaufenden Filtermaterials bestimmte Aufwickelrolle und einen zwischen der Vorratsrolle und der Aufwickelrolle verlaufenden Filterbereich aufweist, in dem zu filternde Luft durch das Filtermaterial hindurchströmt, mit einer an einer Seite des Filtermaterials angeordneten Lichtquelle, einem in bezug auf die Lichtquelle auf der anderen Seite des Filtermaterials angeordneten, auf Licht ansprechenden Detektor, einem antriebsübertragend mit der Aufwickelrolle verbundenen Elektromotor zum Vorwärtsbewegen des Filtermaterials und einem von dem Detektor betätigten Schalter zum Einschalten des Elektromotors, wenn die von ihm empfangene Lichtmenge unter einen einstellbaren Wert absinkt.

Bei einer solchen, aus der US-PS 33 24 633 bekannten Steuereinrichtung ist als Detektor ein fotoelektrisches Relais vorgesehen, das beim Unterschreiten einer bestimmten Lichtmenge, die auf dem fotoelektrischen Relais auftrifft, einen Schalter betätigt, um den Elektromotor für die Aufwickelrolle einzuschalten. Der Wert dieser bestimmten Lichtmenge kann bei dem fotoelektriscben Relais eingestellt werden, indem die Größe einer öffnung verstellt wird, durch die hindurch die Lichtmenge in das Relais eintritt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereini ichtung der genannten Art so weiterzubilden, daß bei ihr in feinfühliger Weise der bestimmte Wert der Lichtmenge, hei der eine Einschaltung des Elektromotors veranlaßt wird, in weiten Grenzen eingestellt werden kann, um die Steuereinrichtung den unterschiedlichsten Anforderun gen und Anwendungen anzupassen, wobei jedoch die Einstellung eines zu großen Wertes der Lichtmenge, bei der eine Einschaltung des Elektromotors bereits bei noch sauberem Filtermaterial stattfinden würde, sicher unterbunden ist

Bei einer Steuereinrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen einstellbaren Widerstand 3um Einstellen eines Widerstandswertes, bei dessen Überschreitung durch den Widerstandswert des als Photowiderstand ausgebilde ten Detektors der Schalter zum Einschalten des Elektromotors betätigbar ist und durch einen in Reihe mit dem einstellbaren Widerstand geschalteten Widerstand mit einem Widerstandswert, der das Betätigen des Schalters bei sauberem Filtermaterial verhindert, wenn der einstellbare Widerstand auf einen zu niedrigen Widerstandswert eingestellt sein sollte.

Bei der neuen Steuereinrichtung ist der Detektor für die Lichtmenge als lichtempfindlicher Widerstand, also z. B. als Fotozelle, ausgebildet wobei der jeweilige Widerstandswert des lichtempfindlichen Widerstandes mit einem zweiten Widerstandswert verglichen wird, der je nach der gewünschten Lichtmenge, bei der eine Einschaltung des Elektromotors stattfinden soll, eingestellt werden kann. Der zweite Widerstandswert wird dabei durch die Reihenschaltung eines einstellbaren Widerstandes und eines festen Widerstandes mit einem bestimmten Widerstandswert festgelegt Damit eine Einstellung des einstellbaren Widerstandes auf einen zu geringen Widerstandswert, bei dem eine Einschaltung des Elektromotors bereits bei noch sauberem Filtermaterial auftreten könnte, sicher unterbunden ist, ist der mit dem einstellbaren Widerstand in Reihe geschaltete Festwiderstand vorgesehen, der einen bestimmten Mindestwiderstandswert hat. Mit Hilfe dieser sehr

♦5 einfachen elektrischen Schaltung ist eine sehr feinfühlige Einstellung der jeweiligen Lichtmenge über einen sehr großen Bereich möglich, wobei eine Einstellung einer zu großen Lichtmenge sicher unterbunden ist Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der

so Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht eines handelsüblichen automatischen Rollfiltergeräts mit einer Glasfaser-Filtermatte als Filtermaterial,

F i g. 2 eine Seitenansicht des in F i g. 1 gezeigten Filtergeräts mit dem von einem Zufuhrbereich über

einen Filter- oder Durchströmungsbereich zu einem

Austragsbereich verlaufenden Filtermaterial, Fig.3 eine, unterbrochene Seitenansicht eines Filter-

geräts mit Einzelheiten der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

F i g. 4 eine Teilansicht im Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3 und

Fig.5 ein Schaltbild des elektrischen Teils der

^hl> erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Ein in Fig. 1 und 2 dargestelltes automatisches Rollfiltergerät, für welches die erfindungsgemäße Steuereinrichtung verwendbar ist, weist einen Zufuhr-

bereich 10, einen Durchströmungsbereich 12, entlang welchem ein Filtermaterial in expandiertem, aufgelokkertem Wirkzustand transportiert wird, sowie einen Austragsbereich 14 auf, welcher das verschmutzte Filtermaterial bis zur späteren Beseitigung aulnimmt In Fig.2 ist die Strömungsrichtung der das Filtergerät durchströmenden Luft durch einen Pfeil angegeben.

Der Zufuhrbereich 10 hat ein Paar etwa dreieckige Seitenwände 16, eine obere Wandung 18, eine Vorderwand 20, einen schmalen, hinteren Wandungsstreifen 22 uTid einen halbzylindrischen, trogartigen vorderen Deckel 24, welcher mit seinem unteren, hinteren Rand an den Seitenwänden 16 angelenkt ist und der Aufnahme einer Vorratsrolle 26 eines Filtermaterials dient Die Rolle 26 ist mit einem Vorrat eines Filtermaterials 28 bewickelt und derart in den Deckel 24 einlegbar, daß das Filtermaterial 28 von der Oberseite der Rolle abläuft und dabei zunächst auf eine frei drehbare Riffelwalze 30 gelangt, welche sich in geringem Abstand unterhalb der oberen Waiidung 18 quer über den Zufuhrbereich hinweg erstreckt. Die Riffelwalze 30 ist so gelagert, daß sie von dem darüber hinweg und a"bwärts zum Filterbereich 12 fortbewegten Filtermaterial in Drehung versetzt wird.

Auf seinem Wege um die Riffelwalze 30 herum zum Filterbereich 12 tritt das Filtermaterial 28 durch einen rechteckigen Durchlaß 32 hindurch, welcher an der Rückseite durch den unteren Rand des Wandungsstreifens 22, vorne durch die Riffelwalze 30 und an den Seiten von den oberen Enden zweier mit ihren offenen Seiten einwärts gekehrter U-Profile, welche die senkrechten Seitenränder des Filtermaterials aufnehmen, begrenzt ist.

Das verschmutzte Filtermaterial verläßt den Filterbereich 12 durch eine Auslaßöffnung 58 hindurch, welche vorn von der Rückseite einer Führungswalze 50 und hinten von einer Rückwand 48 begrenzt ist. Von dort verläuft das Filtermaterial über eine Druckplatte 59 hinweg zu einer Aufwickelrolle 52, auf welche es in zusammengepreßtem Zustand aufgewickelt wird.

Der Vorschub des Filtermaterials in den Filterbereich, durch diesen hindurch und aus ihm heraus, erfolgt unter dem Antrieb der Aufwickelrolle 52 durch einen Motor 54. Das Ingangsetzen des Motors 54 erfolgt jeweils in Abhängigkeit von der an einer bestimmten Stelle des Filterbereichs ermittelten Lichtdurchlässigkeit des Filtermaterials 28. Für die Ermittlung der Lichtdurchlässigkeit sind im oberen Teil des Filterbereichs 12 nahe der Eintrittsöffnung 32 für das Filtermaterial 28 eine Lichtquelle 60 und ein Lichtmeßfühler 62 angeordnet.

In der in Fig.3 und 4 gezeigten Anordnung ist die Lichtquelle 60 eine 28-V-Lampe, wie sie von der Firma Chicago Miniture Corp. unter der Typenbezeichnung CM 308 in den Handel gebracht wird. Die Lampe sitzt vorzugsweise in einer (nicht gezeigten) transparenten Abschirmung etwa in Form einer auf der Fassung 66 der Lampe befestigbaren, gläsernen Kugelschale. Eine solche Abschirmung ist jedoch nicht unbedingt notwendig und kann auch weggelassen werden.

Der Lichtmeßfühler 62 ist vorzugsweise an der Austrittsseite des Filtermaterials im wesentlichen gegenüber der an der Eintrittsseite des Materials angebrachten Lichtquelle 60 angeordnet. Als Lichtmeßfühler 62 findet vorzugsweise eine Cadmiumsulfid-Fotozelle Verwendung. Geeignet sind Fotozellen der Typenreihe 500 der Firma Vactec Corp., insbesondere die Fotozelle dieser Firma mit der Typenbezeichnung VT 521. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer an die Lichtquelle und den Lichtmeßfühler angeschlossenen elektrischen Schaltung ist in F i g. 5 dargestellt

Darin sind zwei Leiter 78 und 80 über Sicherungen

und Unterbrecherschalter mit einer Stromquelle verbunden. Zum Schließen eines Einschaltkreises für den Antriebsmotor 54 der Aufwickelrolle ist ein Steuerrelais

83 vorgesehen. Dieses hat einen Arbeitsstromkontakt oder -schalter 82, welcher bei Erregung der Relaisspule

84 geschlossen wird und damit den Einsdialtkreis des ίο Motors 54 schließt Ein zusätzlich vorhandener Arbeitsstromschalter 86 dient zum Einschalten des Motors 54 von Hand beim Einführen von frischem und Entnehmen von verbrauchtem Filtermaterial.

In dem in Fig.5 gezeigten Schaltbild erkennt man ferner die Lichtquelle 60, den Lichtmeßfühler 62, ein stromempfindliches Relais 87, einen bei Erschöpfung des Filtermaterialvorrats betätigbaren Schalter 90 und eine Anzeigelampe 92. Das stromempfindliche Relais 87 hat eine in Reihe mit der Lichtquelle 60 liegende Spule 88 für die Betätigung eines einpoligen Ruhestromschalters 96 und eines einpoligen. Arbeitsstromschalters 98. Bei Stromfluß durch die Spule 88 ist der in Reihe mit der Anzeigelampe 92 liegende Schalter 96 offen und der in Reihe mit dem Antriebsmotor 54 liegende Schalter 98 geschlossen. Der Schalter 98 liegt über einen Leiter 100 in Reihe mit dem Schalter 82 des widerstandsabhängigen Relais 83. Solange die vom Lichtmeßfühler 62 aufgefangene Lichtmenge einen vorbestimmten Wert erreicht oder übersteigt, bleibt der Schalter 82 geöffnet und schließt sich bei einer Verringerung der Lichtmenge unter diesen Wert.

Der Schalter 90 dient dazu, einen weiteren automatischen Vorschub des Filtermaterials zu unterbinden, wenn dessen Vorrat erschöpft ist. Verringert sich die Dicke des auf der Vorratsrolle vorhandenen Vorrats an Filtermaterial bis auf ein bestimmtes Maß, so betätigt ein in Anlage an der Vorratsrolle belasteter Fühlhebel 106 den Schalter 90 und öffnet dadurch einen parallel zur Spule des Steuerrelais liegenden Kreis, um damit den weiteren automatischen Vorschub des Filtermaterials zu verhindern (F i g. 3,5).

Der normale Betrieb des automatischen Rollfiltergeräts spielt sich in folgender Weise ab: Zum Einsetzen einer frischen Rolle des Filtermaterials wird diese in den Zufuhrbereich 10 eingebracht und ihr freies Ende durch die Einlaßöffnung 32 hindurch in den Filterbereich 12 und aus diesem über die Auslaßöffnung 58 und um die Walze 50 herum zum Keim der Aufwickelrolle 52 geführt. Darauf wird der Mo'tor 54 durch Schließen des Schalters 86 solange in Gang: gesetzt, bis etwa eine oder zwei Windungen des Filtermaterials auf dem Kern der Aufwickelrolle aufgewickelt sind. Die eingesetzte Rolle des frischen Filtermaterials hält den Fühlhebel 106 in einer angehobenen Stellung und damit den Schalter 90 geschlossen. Solange der Schalter 90 geschlossen und zwischen der Lichtquelle und dem Lichtmeßfühler sauberes Filtermaterial vorhanden ist, findet ein Stromfluß lediglich in dem aus der Spule 88 des stromempfindlichen Relais, der Lichtquelle 60 und dem

t>o Schalter 90 gebildeten Stromkreis statt. Dabei zieht also die Relaisspule 88 an und hält den Schalter 96 für die Anzeigelampe 92 offen und den Schalter 98 geschlossen.

Wird in diesem Zustand der Schalter 82 des

Steuerrelais 83 geschlossen, so wird damit der

^h~> Antrieosmotor 54 eingeschaltet. Solange das Filtermaterial wenigstens eine bestimmte Menge des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts durchläßt, so daß diese vom Lichtmeßfühler aufgefangen werden kann, bleibt

der Schalter 82 in seiner geöffneten Ruhestellung. Bei zunehmender Verschmutzung des Filtermaterials verringert sich jedoch seine Lichtdurchlässigkeit bis auf einen bestimmten Wert, bei dessen Erreichung oder Unterschreitung der Schalter 82 schließt und den Motor 54 dann so lange eingeschaltet hält, bis bei dem dadurch bewirkten Vorschub frisches bzw. ausreichend sauberes Filtermaterial zwischen die Lichtquelle und den Lichtmeßfühler gelangt. Aufgrund des von dem sauberen Filtermaterial durchgelassenen größeren Lichtmenge sinkt der Widerstand des Lichtmeßfühlers bzw. der Fotozelle so weit ab, daß der Schalter 82 wieder geöffnet wird.

In der dargestellten Anordnung vermag nun der Lichtmeßfühler 62 nicht zu unterscheiden, ob eine Verringerung der aufgefangenen Lichtmenge bzw. deren Verschwinden etwa auf Ausfall der Lichtquelle 60 oder auf starker Verschmutzung des Filtermaterials beruht. Aus diesem Grunde ist das stromempfindliche Relais 87 vorgesehen, welches bei Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule 88 den Schalter 98 öffnet und den Schalter 96 schließt. Bei geöffnetem Schalter 98 läßt sich der Motor 54 nicht einschalten, auch wenn der Schalter 82 bei einer Verringerung der durchgelassenen bzw. aufgefangenen Lichtmenge unter einen vorbestimmten Wert geschlossen wird. Gleichzeitig mit dem öffnen des Schalters 98 schließt der Schalter 96, um damit die Anzeigelampe 92 einzuschalten. Der Schalter 90 steuert den Stromkreis der Lichtquelle und damit indirekt den Einschaltkreis des Motors 54, so daß sich dieser bei Erschöpfung des Filtermaterialvorrats auf der Vorratsrolle nicht in Gang setzen läßt und die Anzeigelampe 92 automatisch aufleuchtet.

In der dargestellten Ausführung sind die Lichtquelle 60 und der Lichtmeßfühler 62 ziemlich nahe der Einlaßöffnung 32 für das Filtermaterial in der Filterzone angeordnet. Mit einer solchen Anordnung ist beabsichtigt, daß das Filtermaterial jeweils nur in kleinen Schritten in den von Luft durchströmten Filterbereich gebracht wird. Ganz allgemein ist zu bemerken, daß die Lichtquelle und der Lichtmeßfühler vorzugsweise näher an der Eintrittsseite als an der Austrittsseite des Filterbereichs angeordnet sind. Dies schließt jedoch nicht aus, daß man die Lichtquelle und den Lichtmeßfühler ziemlich nahe an der Auslaßöffnung des Filterbereichs anordnet in diesem Falle ist dann jedoch zu erwarten, daß bei jedem Einschalten des Antriebsmotors das gesamte sich über die Länge des Filterbereichs erstreckende Stück des Filtermaterials erneuert wird. Die Erneuerung des gesamten jeweils wirksamen Filtermaterials in einem einzigen Schritt hat sich jedoch erfahrungsgemäß als wenig vorteilhaft erwiesen. Eine solche Betriebsweise ist jedoch in der Praxis nur schwer zu vermeiden, wenn die Lichtquelle und der Lichtmeßfühler nahe der Austrittsseite angeordnet sind.

Ferner ist zu bemerken, daß die Lichtquelle vorzugsweise an der für Wartungszwecke zugänglichen Zustromseite des Filters angeordnet ist Dadurch ist dann die Steuerfunktion nicht durch die normalerweise für Wartungszwecke vorhandene Arbeitsbeleuchtung gestört Ist zusätzlich zu der Arbeitsbeleuchtung an der Schmutzfang- oder Wartungsseite noch eine weitere Arbeitsbeleuchtung an der Luft-Austrittsseite vorhanden, so kann auf den Lichtmeßfühler eine diesen umgebende Abschirmung, etwa in Form einer Gewindebuchse, aufgesetzt werden, so daß nur vom Filtermaterial durchgelassenes Licht darauf fällt

In automatischen Rollfiltergeräten, der für die Verwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung geeigneten Art findet als Filtermaterial häufig eine Glasfasermatte mit einer nominellen Dicke von etwa 50 bis 75 mm Verwendung. Wie in der US-PS 28 07 330 beschrieben, ist gewöhnlich eine beträchtliche Länge dieses Materials unter Kompression auf eine Rolle gewickelt und wird in dieser Form in den Zufuhrbereich des Filters eingesetzt. Das Material wird dann aus dem Zufuhrbereich hervorgezogen, durchläuft den Filterbereich in elastisch expandiertem, aufgelockertem Zustand und wird dann unter erneuter Kompression im Austragsbereich auf eine weitere Rolle aufgewickelt.

Ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist das die Fotozelle 62, einen Widerstand R1 und einen Regelwiderstand SA umfassende Schaltungsteil. In diesem Schaltungsteil wird das von der Fotozelle 62 abgegebene Signal mittels eines Verstärkers verstärkt. Das verstärkte Signal wird zur Steuerung des Schalters 82 an das Relais 83 gelegt.

Die Fotozelle 62 ist wirkungsmäßig ein veränderlicher Widerstand, dessen Widerstandswert sich bei zunehmender Dunkelheit erhöht. Bei zunehmender Verschmutzung des zwischen der Lichtquelle 60 und der Fotozelle 62 liegenden Teils des Filtermaterials wird die Fotozelle 62 fortschreitend abgedunkelt, so daß sich ihr Widerstandswert entsprechend erhöht. Das die Fotozelle 62 enthaltende Schaltungsteil ist in bekannter Weise so ausgeführt daß es den jeweiligen Widerstandswert der Fotozelle 62 mit dem bekannten bzw. einstellbaren Widerstandswert des Widerstands R 1 und des Regelwiderstandes SA vergleicht Übersteigt dabei der Widerstandswert der Fotozelle 62 den kombinierten Widerstandswert des festen Widerstands R1 und des Regelwiderstands SA, so erfolgt der Vorschub des Filtermaterials. Der Widerstandswert des festen Widerstands R1 ist dabei so hoch gewählt daß der Widerstandswert der Fotozelle 62 bei Lichteinfall durch das saubere Filtermaterial auch bei einer Einstellung des Regelwiderstands SA auf Null kleiner als dieser ist so daß also kein Vorschub des Filtermaterials stattfindet. Damit ist eine einfache Sicherheitseinrichtung geschaffen, weiche verhindert daß eine Bedienungsperson den Regelwiderstand in eine Stellung bringt in welcher das noch saubere Filtermaterial ständig durch das Gerät hindurchtransportiert würde.

Der vorhandene Regelwiderstand erlaubt eine Vorwahl des Verschmutzungsgrades, bei welchem das Filtermaterial im Gerät vorgeschoben bzw. weitertransportiert wird. Die beschriebene Steuereinrichtung ist

so somit besonders für solche Fälle geeignet in denen die gefilterte Luft fallweise verschiedene Reinheit haben soll. Findet das Filtergerät beispielsweise in einem Krankenhaus zum Filtern der verschiedenen Räumen zugeführten Luft Verwendung, so bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit die Steuereinrichtung so einzustellen, daß der Vorschub des Filtermaterials bei der Belüftung aseptischer Räume in kürzeren Zeitabständen erfolgt während die Zeitabstände bei der Belüftung etwa von Vorratsräumen langer sein können,

w> um damit Filtermaterial zu sparen. Diese Möglichkeiten sind bei bekannten Steuereinrichtungen für RoDfiltergeräte nicht gegeben.

In einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können mehrere Fotozellen bzw. Lichtmeßfühler von unterschiedlicher Empfindlichkeit vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine zusätzliche Fotozelle innerhalb des Filtergehäuses nahe der Fotozelle 62 angeordnet sein. Diese Fotozelle hätte

dann eine solche Empfindlichkeit, daß sie nur bei Abwesenheit von Filtermaterial anspricht, um die Anzeigelampe 92 einzuschalten. In diesem Falle könnte dann der mechanische Schalter 90, 106 zum Anzeigen der Erschöpfung des Filtermaterialvorrats in Fortfall kommen. Für den genannten Zweck kann auch eine einzige Fotozelle mit geeigneten Schalteinrichtungen

für den Vorschub des Filtermaterials und zum Einschalten der Anzeigelampe verwendet werden.

Ferner kann anstelle des stromempfindlichen Relais 87 mit der Spule 88 und zwei einpoligen Unterbrecherschaltern 96, 98 eine Anordnung aus Transistoren oder entsprechenden Schalteinrichtungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für den Vorschub eines Filtermaterials in einem Luftfiltergerät, das eine einen Vorrat des Filtermaterials tragende Vorratsrolle, eine für die Aufnahme des von der Vorratsrolle ablaufenden Filtermaterials bestimmte Aufwickelrolle und einen zwischen der Vorratsrolle und der Aufwickelrolle verlaufenden Filterbereich aufweist, in dem zu filternde Luft durch das Filtermaterial hindurchströmt, mit einer an einer Seite des Filtermaterials angeordneten Lichtquelle, einem in bezug auf die Lichtquelle auf der anderen Seite des Filtermaterials angeordneten, auf Licht ansprechenden Detektor, einem antriebsübertragend mit der Aufwickelrolle verbundenen Elektromotor zum Vorwärtsbewegen des Filtermaterials und einem von dem Detektor betätigten Schalter zum Einschalten des Elektromotors, wenn die von ihm empfangene Lichtmenge unter einen einstellbaren Wert absinkt, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Widerstand (SA) zum Einstellen eines Widerstandswertes, bei dessen Überschreitung durch den Widerstandswert des als Photowiderstand ausgebildeten Detektors (62) der Schalter (98) zum Einschalten des Elektromotors betätigbar ist, und durch einen in Reihe mit dem einstellbaren Widerstand (SA) geschalteten Widerstand (R 1) mit einem Widerstandswert, der das Betätigen des Schalters (98) bei sauberem Filtermaterial (28) verhindert, wenn der einstellbare Widerstand auf einen zu niedrigen Widerstandswert eingestellt sein sollte.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (62) eine Fotozelle ist

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand (SA) ein Potentiometer ist.