DE3921013C2 - Meßanordnung zum Überwachen von Luftfilteranlagen - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft eine Meßanordnung zum Überwachen von Luftfilteranlagen, insbesondere Schwebstoffilteranlagen mit mindestens einem einen Filter enthaltenden Filtergehäuse und einem tragbaren Differenzdruckmeßgerät.

Ein bekanntes System für die Luftzufuhr zu Arbeitsplätzen und Räumen ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dem Raum (1) wird Luft über einen Luftkanal (3) und einen Deckenluftdurchlaß (2) zugeführt. Der Deckenluftdurchlaß (2) enthält einen Filter zum Entfernen von Staub, Rauch oder Nebel, sowie Mittel zum Gewährleisten von strömungstechnischen Maßnahmen. In der Reinraumtechnik werden immer höhere Anforderungen an die Reinheit der Luft gestellt. Für die erfolgreiche Durchführung zahlreicher hochtechnologischer Arbeitsprozesse im Forschungs-, Industrie- und Medizinwesen sind hohe Reinheitsgrade der Raumluft erforderlich. Das Filtersystem soll dafür geeignet sein, radioaktive Stäube, Keime und Pollen zurückzuhalten.

Der Deckenluftdurchlaß (2) kann wahlweise in eine Wand oder sogar direkt in die Nähe von Arbeitsplätzen montiert werden. Typische Deckenluftdurchlässe sind z.B. in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt. Um ein optimales Filterergebnis zu erzielen, wird der Filter normalerweise mit einer Dichtung in einen Filterrahmen luftdicht eingesetzt. Die Filter können dann austauschbar in die Filtergehäuse eingesetzt werden.

Jeder Filter bietet einen gewissen mechanischen Widerstand zu der Luftströmung. Dadurch entsteht eine Druckdifferenz zwischen einer Seite (Luftzuströmseite) und der anderen Seite (Luftabströmseite bzw. Raumseite) des Filters, die in der Regel zwischen 100 und 200 Pa bei neuen Filtern liegt. Während des Betriebs hält der Filter Schwebstoffe aus der Luft zurück, und diese Schwebstoffe werden von dem Filter aufgenommen. Mit zunehmendem Schwebstoffinhalt des Filters steigt die Luftdruckdifferenz zwischen einer Seite und der anderen Seite des Filters. Bei einer Druckdifferenz von z.B. 600 Pa ist es normalerweise notwendig, den Filter auszutauschen. Wenn der Filter nicht rechtzeitig ausgetauscht wird, kann es zu einer gestörten Luftströmung oder zu einer minderwertigen Filterwirkung kommen. Daher ist es vorteilhaft, den Zustand des Filters regelmäßig zu kontrollieren. Wenn bei der Kontrolle festgestellt wird, daß die empfohlene Enddruckdifferenz erreicht worden ist, wird der Filter durch einen neuen Filter ersetzt.

Die moderne Reinraumtechnik zeichnet sich durch die Verwendung endständiger Filtersysteme aus. Im Gegensatz zu einer Vorrichtung mit zentraler Filtereinheit bestehen bei der endständigen Filterbauweise eine Vielzahl von Filtern, die hinsichtlich ihrer Filterwirkung kontrolliert werden müssen.

DE 33 36 031 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Be- und Entlüftung von Räumen und Gebäuden, in denen mit radioaktiven und/oder toxischen Stoffen gearbeitet wird. Dabei werden verschiedene Parameter, darunter der Differenzdruck in bezug auf den Abluftvolumenstrom am Filter, mit Sonden gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Bei Abweichungen vom Sollwert werden durch Regelelemente die Zu- und/oder Abluftstromwerte entsprechend nachreguliert. Da das in DE 33 36 031 A1 beschriebene Verfahren ein kontinuierliches Meß- und Regelverfahren darstellt, sind die Meßgeräte zur kontinuierlichen Datenaufnahme am jeweiligen Filterelement fest installiert.

Als Meßgerät für die Messung des Differenzdruckes bei den einzelnen Filtern werden normalerweise U-Rohrmanometer bzw. Schrägrohrmanometer benutzt. Die Handhabung dieser Manometer ist sehr umständlich und zeitaufwendig. Die Kontrolle der Deckenfilter erfordert hierbei auch das Mitführen einer Leiter. Weiterhin bergen diese Manometer auch die Gefahr, daß ungereinigte Luft durch sie in den Reinraum tritt. Durch Durchstöße kann Wasser aus dem Meßrohr herausgesaugt oder herausgestoßen werden, so daß eine Trennung der Zuluftseite und der Abströmseite des Filters durch das Meßrohr nicht mehr gegeben ist, und die Luft am Filter vorbei über das Meßrohr in den Reinraum strömt.

Das bekannte Überwachungssystem ist kostspielig, zeitaufwendig und stört den normalen Betrieb in den entsprechenden Räumen. Es besteht daher seit langem das Bedürfnis, ein schnelles, ökonomisches und den Betrieb nicht störendes aber sicheres System zu entwickeln.

Der vorliegenden Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile der Anordnungen des Standes der Technik nicht aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Meßanordnung zum Überwachen von Luftfilteranlagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Luftdruckdifferenz zwischen einer Seite und der anderen Seite des Filters schnell und sicher gemessen werden, ohne daß der Filter ausgebaut werden muß, und ohne den Betrieb in dem Reinraum einzustellen.

Um eine genaue Druckdifferenz messen zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein Ende einer ersten Rohrleitung mit der ersten Meßkupplung verbunden ist, und das andere Ende der ersten Rohrleitung derart angeordnet ist, daß der Luftdruck auf der einen Seite des Filters sicher und genau zu der Meßkupplung übertragen wird.

Das erste Kupplungsgegenstück ist mit einem ersten Einlaßeingang des Differenzdrucksensors durch eine zweite Rohrleitung verbunden, und ein zweiter Einlaßeingang des Differenzdrucksensors steht in Druckverbindung mit der Luft auf der anderen Seite des Filters.

Vorteilhaft ist es, wenn das Meßleitungsanschlußteil aus einer über eine Meßleitung mit dem Differenzdrucksensor verbundenen Auswerteeinheit und einem an der Auswerteeinheit angeordneten Leitungsanschlußteil besteht. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, daß der Zustand des Filters an Ort und Stelle in dem Reinraum festgestellt werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist eine zweite, unter Meßbedingungen geöffnete, sonst aber geschlossene Meßkupplung an dem Filtergehäuse angeordnet, die in Druckverbindung mit der Luft auf der anderen Seite des Filters steht, und ein zweites lösbares, an die zweite Meßkupplung hermetisch anschließbares, an dem Differenzdruckmeßgerät angeordnetes Kupplungsgegenstück steht mit dem Differenzdruckmeßgerät in Druckverbindung. Mit dieser Anordnung ist es möglich, fest eingebaute Filtereinheiten, wie in Fig. 4 dargestellt ist, zu überwachen. In diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Meßkupplungen vorgesehen, wobei je eine Meßkupplung auf einer Seite des Filters angeordnet ist. Das Meßgerät ist dann derart ausgebildet, daß zwei Meßkupplungsgegenstücke vorgesehen sind, die mit den zwei Meßkupplungen verbunden werden können. Der Drucksensor ist dann derart angeschlossen, daß er den Differenzdruck über dem Filter während des Betriebes des Filters mißt.

Es ist vorteilhaft, wenn die verschiedenen Teile des Meßgeräts auf einem Träger montiert sind, und die Filtereinheiten in der Decke eines Raumes eingebaut sind. Zweckmäßig ist es, wenn dieser Träger ein Stab ist. Wenn das Kupplungsgegenstück endständig auf dem Stab angeordnet ist, ist die Messung des Filterdifferenzdrucks bei einer in einer Decke eingebauten Filtereinheit besonders einfach. Unter Verwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann das Mitführen einer Leiter bei der Kontrolle der Deckenfilter vermieden werden.

Im folgenden werden die Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen konventionellen Reinraum mit in der Decke angeordneten Deckenluftdurchlässen,

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele von konventionellen Deckenluftdurchlässen,

Fig. 4 eine Anordnung einer Filtereinheit in einem Lüftungskanal,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Anordnung der Meßkupplung in einem Deckenluftdurchlaß gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine untere Ansicht der in dem Filterdeckel erfindungsgemäß eingebauten Meßkupplung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Anordnung der Meßkupplung,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Meßkupplung,

Fig. 9 eine erfindungsgemäße Anordnung des Meßstabs, und

Fig. 10 eine Detailzeichnung der Meßkupplungsgegenstück-Hebelarmvorrichtung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das in konventionellen Reinräumen mit von der Decke ausströmender Luft Verwendung findet. Die Erfindung ist aber nicht begrenzt auf dieses Beispiel, sondern kann auch verwendet werden, wenn die Luftströmung von einer Wand oder einem Boden aus oder direkt benachbart von einem Arbeitsplatz aus durch eine Filtereinheit erfolgt.

Gemäß Fig. 5, 6 und 7 ist ein als Meßkupplung (14) ausgebildetes Ventil mit einem Halterahmen (16) des Deckenluftdurchlasses gemäß Fig. 3 durch eine Halterung (15) fest verbunden. Dieses Ventil 14 ist normalerweise geschlossen und weist einen nach unten gerichteten Anschluß (17) auf, der durch den Filterdeckel (18) hinausragt. Das Ventil (14) ist mit einem Rohr (13) fest verbunden, das dann über den Schlauchanschluß (11) der Zuluftseite des Filterkanals verbunden ist. Damit steht das Ventil (14) in Druckverbindung mit der Luft auf der Hochdruckseite des Filters. Das Ventil (14) ist normalerweise geschlossen, um eine Luftströmung von der Zuströmseite des Filters über den Schlauchanschluß (11) und über das Rohr (13) und durch das Ventil (14) im normalen Reinraumbetrieb zu verhindern. Damit wird die Luft gezwungen, durch die Filtereinheit zu fließen, und dadurch wird nur reine Luft in den Reinraum geführt.

In den Fig. 9 und 10 ist ein Ausführungsbeispiel des tragbaren Meßgeräts gezeigt. Zweckmäßig ist es, wenn das Meßkupplungsgegenstück (20) endständig auf dem Stab (30) montiert ist. Damit kann das Meßkupplungsgegenstück (20) bequem zu der Meßkupplung (14) in dem Deckenluftdurchlaß hingeführt und dort angeschlossen werden. Um das Meßkupplungsgegenstück (20) nach der Messung zu lösen, ist eine Zugvorrichtung (21) vorgesehen, die mit dem Meßkupplungsgegenstück (20) verbunden und mittels der Zugseile (25) und (28) mit einem Hebelarm (29) am unteren Ende des Stabs verbunden ist. Durch Betätigung des Hebelarms (29) kann das Meßkupplungsgegenstück (20) von der Meßkupplung (14) gelöst werden.

Ein Differenzdrucksensor (26) ist auf dem Stab (30) montiert und mittels eines Schlauchs (23) als Rohrleitung mit dem Anschluß (24) des Meßkupplungsgegenstücks verbunden. Der Schlauch (23) ist an einem der Eingangsanschlüsse des Sensors (26) angeschlossen. Der andere Eingangsanschluß des Sensors steht in Druckverbindung mit der Raumluft. Der Sensor (26) ist über eine Meßleitung (31) elektrisch mit einer nicht gezeigten Auswerteeinheit verbunden. Der Stab (30) kann als Metallrohr ausgebildet sein, und der Differenzdrucksensor kann an das obere Ende des Metallrohrs montiert sein. Die elektrischen Verbindungsleitungen zu der Auswerteeinheit sind am unteren Ende durch das Rohr gezogen.

Durch diesen mechanischen Aufbau kann der Druckaufnehmer vom Boden aus über das Gegenstück am Stabende mit der Kupplung am Deckenfilter verbunden werden und nach erfolgter Druckmessung wieder abgenommen werden.

Die nicht gezeigte Auswerteeinheit, die vorzugsweise auch tragbar ist, enthält einen AD-Wandler, der das Spannungssignal vom Drucksensor digitalisiert, ein Display (LCD) zur Anzeige des Meßwertes und eine Tastatur, über die die Funktionen des Gerätes abgerufen werden und die Bezeichnungen der Meßstellen und das Meßdatum eingegeben werden können. Die Meßwerte können auf einem eingebauten Speicher (z.B. Kassette oder EEPROM) gespeichert werden und über eine geeignete Schnittstelle (z.B. V24) zur Protokollierung und Auswertung durch einen Rechner ausgelesen werden. Die elektrische Versorgung des Druckmeßgeräts erfolgt über einen Akkumulator oder Batterien.

Die Funktionsweise des Differenzdruckgeräts wird im folgenden beschrieben. Der Differenzdruck von der Größenordnung 1 bis 10 mbar wird vom Differenzdruckaufnehmer in ein elektrisches Spannungssignal umgewandelt und der Auswerteeinheit zugeführt. Zur elektrischen Werteverarbeitung wird das analoge Spannungssignal digitalisiert und entsprechend als Druckwert mit vorwählbarer Einheit (auf dem Display angezeigt) skaliert.

Die Vorwahl der Einheit erfolgt über die Tastatur. Parallel dazu wird das Meßsignal elektronisch gespeichert (Kassette oder EEPROM). Dazu muß eine Bezeichnung der jeweiligen Meßstelle mit abgespeichert werden, die über die Tastatur eingegeben bzw. aufgerufen werden kann. Bei der Verwendung eines EEPROM als Speicher muß das Gerät eine Schnittstelle enthalten, um die Daten zur Protokollierung und Auswertung von einem externen Rechner auslesen zu können.

Claims (9)

1. Meßanordnung zum Überwachen von Luftfilteranlagen mit mindestens einem einen Filter enthaltenden Filtergehäuse und einem tragbaren Differenzdruckmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Filtergehäuse eine erste, von außen zugängliche, unter Meßbedingungen geöffnete, sonst aber geschlossene Meßkupplung (14) angeordnet ist, die in Druckverbindung mit der Luft auf einer Seite des Filters steht, daß ein erstes lösbar an die erste Meßkupplung nach außen gasdicht anschließbares, an dem Differenzdruckmeßgerät angeordnetes Kupplungsgegenstück (20) mit dem Differenzdruckmeß­ gerät über einen Einlaßeingang in Druckverbindung steht, und daß das Differenzdruckmeßgerät über einen weiteren Einlaßeingang in Druckverbindung mit der Luft auf der anderen Seite des Filters steht.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende einer ersten Rohrleitung (13) mit der ersten Meßkupplung (14) verbunden ist, und das andere Ende der ersten Rohrleitung (13) in Druckverbindung mit der Luft auf einer Seite des Filters steht.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckmeßgerät aus einem Differenzdrucksensor (26) und einem an diesem angeordneten Meßleitungsanschlußteil besteht, daß das erste Kupplungsgegenstück (20) mit einem ersten Einlaßeingang des Differenzdrucksensors (26) durch eine zweite Rohrleitung (23) verbunden ist, und daß ein zweiter Einlaßeingang des Differenzdrucksensors (26) in Druckverbindung mit der Luft auf der anderen Seite des Filters steht.

4. Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßleitungsanschlußteil aus einer über eine Meßleitung mit dem Differenzdrucksensor (26) verbundenen Auswerteeinheit und einem an der Auswerteeinheit angeordneten Leitungsanschlußteil besteht.

5. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Filtergehäuse eine zweite, unter Meßbedingungen geöffnete, sonst aber geschlossene Meßkupplung angeordnet ist, die in Druckverbindung mit der Luft auf der anderen Seite des Filters steht, und daß ein zweites lösbar an die zweite Meßkupplung hermetisch anschließbares, an dem Differenzdruckmeßgerät angeordnetes Kupplungsgegenstück mit dem Differenzdruckmeßgerät in Druckverbindung steht.

6. Meßanordnung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsgegenstück mit dem zweiten Einlaßeingang des Differenzdrucksensors (26) über eine dritte Rohrleitung verbunden ist.

7. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsgegenstücke, die Rohrleitungen, der Drucksensor, die Auswerteeinheit, die Meßleitung und der Leitungsanschlußteil in ihrer Gesamtheit oder zum Teil auf einem Träger montiert sind.

8. Meßanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Stab (30) ist.

9. Meßanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsgegenstück (20) endständig auf dem Stab (30) angeordnet ist.