DE4091373C2 - Ventilations-System - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ventilations-Systeme, einschließ­ lich Ventilations-Systeme in Verbindung mit Laborabzügen.

Die Erfindung wurde hauptsächlich für den Gebrauch mit einem Laborabzug in chemischen Laboratorien und ähnlichen Einrichtungen entwickelt, und wird anschließend mit dem Verweis auf diesen Gebrauch beschrieben. Jedoch ist sie nicht auf dieses spezielle Anwendungsfeld limitiert, und kann auch für geschlossene Räume mit klimatisierter Luft angewendet werden, um vorbestimmte Bedingungen einzuhalten.

Ein Laborabzug stellt einen teilweise abgeschlossenen Arbeitsplatz dar, um das Ausströmen von Laborabgasen und -dünsten in das Labor selbst weitgehend zu verhindern und um damit die Bediener, anderes Personal und die Umgebungsraum­ luft zu schützen. Das wird im allgemeinen damit erzielt, daß man diese Laborabgase und -dünste durch die an den Laborabzug angeschlossenen Abzugskanäle und -kamine ins Freie ableitet. Desweiteren verfügen Laborabzüge auch über einstell­ bare bewegliche Schiebe- und Flügeltüren, welche den Zugriff oder Eintritt zu dem teilweise verschlossenen Arbeitsplatz ermöglichen.

Genaue und detaillierte Bestimmungen wurden von den Sicherheits- und Standard-Gesellschaften der meisten Länder festgelegt, und zwar Mindest- Sicherheitsvorkehrungen und -maßnahmen gegen Druckluftgeschwindigkeit und Eintrittsmengen von Laboratorienluft in den teilweise geschlossenen Arbeitsraum, um für ausreichendes Abführen von Laborabgasen- und dünsten zu sorgen.

Ältere Ausführungen von Laborabzügen machten sich zusätzliche Zugänge und Öffnungen zunutze, um einen variierenden externen Luftstrom zu einem Haupt­ abzugskanal zu ermöglichen. Der Luftstrom aus der Zusatzöffnung verdünnte die Abgase und -dünste im Hauptabzugskanal und wurde im Verhältnis zur Position der Schiebetür des Laborabzugs kontrolliert. Ein Erweitern der Frontwandöffnung beschränkt die Menge der zusätzlichen externen Zuluft, welche in den Abzugskanal eintritt, gleichzeitig wird die Luftmenge, welche durch die Frontwandöffnung des Laborabzuges eintritt, erhöht. Die Position der Schiebetür wurde durch Mittel wie ein Mehrfach-Potentiometer angezeigt, welches mechanisch durch die Bewegung der Schiebetür gedreht wurde. Diese oder andere Anordnungen berücksichtigen nicht vorherrschende Umweltbedingungen, welchen der Laborabzug ausgesetzt ist.

Desweiteren haben sich solche elektromechanischen Systeme als schwerfällig und zur Abnutzung neigend erwiesen.

Sollte zusätzlich die Frontwandöffnung eines solch älteren Laborabzuges voll offenstehen, durch Bedienungsfehler oder ähnliches, wird wenig oder keine Außen­ luft durch den zusätzlichen Zuluftkanal eingeleitet, und folgendermaßen wird nur die größtenteils klimatisierte Luft aus dem Labor abgesaugt. Dies führt zu einem unnötigen Verbrauch von Energie, einerseits durch das Abluftsystem und zweitens durch das jeweilige Lufttemperaturkontrollsystem, welche beide im gleichen Labor benutzt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der vorab beschriebenen Nachteile vorangegangener Entwicklungen zu überwinden oder zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird ein Ventilationssystem vorausgesetzt, welches einschließt:
eine Kammer, welche einen Arbeitsraum mit einer Öffnung bildet;
einen Abzugskanal, welcher vom Arbeitsraum abgeht;
einen Abzugsventilator, welcher mit dem Abzugskanal zusammenarbeitet, um die Luft vom Arbeitsraum abzuführen;
eine Schiebetür, zum Schließen der Öffnung;
wenigstens einen zusätzlichen Zuluftkanal verbunden mit dem Abzugskanal, welcher sich zwischen dem Arbeitsraum und dem Abzugsventilator befindet und welcher den Abzugskanal mit Außenluft versorgt; und,
wenigstens einer Luftklappeneinheit zur Steuerung des Luftstroms, mit einem elektrisch gesteuerten Stellglied.

Wesentliches erfindungsmäßiges Lösungsmerkmal ist wenigstens ein Mengenluft­ stromfühler, welcher ein Signal abgibt, welches der Luftstrommenge entspricht und auf das Stellglied der Luftklappeneinheit wirkt, um eine vorbestimmte Luftstrom­ menge in dem Arbeitsraum aufrechtzuerhalten.

Die Luftmengenbegrenzungseinrichtung kann zwei Klappen einschließen, welche rotierbar montiert im Abzugskanal angebracht sind, zwischen dem Labor­ abzug und dem Außenluftansaugkanal, sowie in dem Zusatz-Außenluftansaugkanal.

Bevorzugt wird die Schiebetür durch Antriebsmittel betrieben, um vorbe­ stimmte Abschnitte der Öffnung im wesentlichen nach einem vorbestimmten Zeit­ abstand nach der letzten Benutzung des Laborabzuges zu schließen.

Eine bevorzugte Darstellung der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt die Vorderansicht des Gehäuses eines Laborabzuges.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Vorderansicht des Abzugskanals, ausgehend vom Laborabzug nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Seitenansichtsausschnitt des Abzugskanals, welcher eine andere Möglichkeit der Ausführung des Luftklappensystems zeigt.

In Bezug zu den Fig. 1 und 2 schließt ein Laborabzug (1) ein Gehäuse (2) ein, welches einen Arbeitsraum (3) und eine Frontwandöffnung (4) beinhalten, um den Zugriff zum Arbeitsraum (3) zu ermöglichen. Ein Abzugskanal (5), ausgehend vom Arbeitsraum (3), und ein Ventilatorgehäuse (6) mit Flügellaufrad, dieses durch einen elektrischen Motor (7) angetrieben, arbeiten zusammen um Abluft vom Arbeitsraum (3) durch den Abzugskanal (5) abzuführen und durch das Ventilatorabzugsrohr (8) auszustoßen. Der Ventilatormotor (7) ist an eine konstante Versorgungsspannung angeschlossen, um eine wesentlich konstante Rotations­ geschwindigkeit des Ventilators (6) herbeizuführen.

Die Mengenluftstromfühler (9) und (10) sind an das Gehäuse (2) montiert, beziehungsweise an die oberen und unteren Ecken der Frontwandöffnung (4) angrenzend. Diese Fühler geben elektrische Signale, welche der gemessenen Luftstrommenge entsprechen, an ein elektronische Kontrollsystem (12) durch standardisierte elektrische Kabel (nicht gezeigt) weiter.

Die Positionen der Mengenluftstromfühler (9) und (10) im Arbeitsraum (3) werden in Abhängigkeit zum darin bestehenden Luftstromabfühlmusters des Laborabzuges (1) ausgewählt. Diese Positionen sind auch von den physikalischen Abmessungen des Arbeitsraums abhängig, so zum Beispiel, sind bei großen Labor­ abzügen die Fühler zentral angebracht, oberhalb und unterhalb der Türöffnung (4). Eine weitere Position ist nahe der oberen Abluftöffnung, innerhalb des Laborab­ zuges (1), bei der Luftablenkplatte (22) zu finden.

Ein zusätzlicher Außenluftansaugkanal (14) steht mit dem Abzugskanal (5), zwischen dem Arbeitsraum (3) und dem Ventilatorgehäuse (6) in Verbindung, um dem Abzugskanal (5) und das Ventilatorabluftrohr (8) mit Zuluft zu versorgen. Die Zuluft ist vorzugsweise unterschiedlicher Herkunft als die Luft aus dem Laborato­ rium, welche durch das Ventilatorabluftrohr (8) gemischt ausgestoßen werden. In der Regel ist die Luft im Laboratorium klimatisiert; die Zuluft kommt von außerhalb des Gebäudes. Die Luftklappeneinheit schließt zwei Klappen (15) und (16) ein, rotierbar im Abzugkanal (5) zwischen dem Laborabzug und dem zusätzlichen Außenluftansaugkanal und im zusätzlichen Außenluftansaugkanal montiert. Die Klappen (15) und (16) werden vorzugsweise durch die elektrischen Motoren (17) und (18) angetrieben, die einzeln durch das Kontrollsystem (12) angesteuert werden. Dabei bewegen sich die Klappen (15) und (16) im umgekehrten Verhältnis, um eine substantielle konstante Querschnittsfläche im Kanal vor dem Ablufventi­ lator zu bewirken. Die Position der Klappen kann andauernd durch ein Paar von Betriebsanzeigenfeldern (31) und (32) angezeigt werden, welche im Gehäuse (2), oberhalb der Öffnung (4) angebracht sind. Die Betriebsanzeigenfelder erhalten ihre Signale vom Kontrollsystem (12), welche fortwährend die neuesten Daten oder die neuesten Informationsdaten anzeigen.

Andere Verhältnisse können auch an passenden Anzeigen zur Bedienerinformation angezeigt werden. Beispielsweise sind eine "IM BETRIEB" Anzeige für verschie­ dene Komponenten des Systems verschiedene Alarmanzeigen vorhanden, um den Bediener über jegliche potentielle und gefährliche Situation zu alarmieren.

Der Laborabzug schließt eine Schiebetür (11) ein, welche zum Schließen von vorbe­ stimmten Teilen der Frontwandöffnung (4) vorgesehen ist. Die Schiebetür (11) besteht bevorzugt aus einer Scheibe aus durchsichtigem Material, wobei der Inhalt des Arbeitsraums (3) beobachtet werden kann, wenn die Schiebetür (11) in der geschlossenen Position ist. Wird die Schiebetür (11) von der vollgeschlossenen zu der volloffenen Position bewegt, wird ein erhöhtes Volumen von Luft benötigt und durch den Arbeitsraum (3) bewegt, um die vorbestimmte Luftmengen zu erreichen. Die Mengenluftstromfühler (9) und (10) werden unmittelbar zur Zeit des Öffnens eine Reduzierung der Luftmenge signalisieren. Das Kontrollsystem (12) reagiert dann durch das Aktivieren des Motors (18), um die Luftmengenbegrenzungsklappe (16) zum Schließen zu bewegen, und dadurch den Zufluß von externer Zuluft durch den Außenluftansaugkanal (14) zu beschränken. Gegebenenfalls wird Motor (17) die Klappe (15) zu der Klappe (16) in gegensätzlicher Richtung bewegen, um weniger Widerstand für den Luftstrom im Abzugskanal (5) herbeizuführen, welcher sich in einer Erhöhung der Luftbewe-gung durch den Arbeitsraum (3) ergibt. Da die Mengenluftstromfühler (9) und (10) die notwendige Rückkopplung für das Kontrollsystem (12) herbeiführen, wird das Gleichgewicht erreicht, wenn die Luftstrommenge den vorbestimmten Wert erreicht hat. Wenn die Schiebetür (11) von einer offenen zur geschlossenen Position bewegt wird, werden sich die Klappen (15) und (16) in der gegensätzlichen Richtung, wie oben beschrieben, bewegen.

Die Mengenluftstromfühler (9) und (10) erfassen jegliche sich verändernde Umgebungsbedingung der Luftmenge oder des Luftdrucks, resultierend aus dem Wechsel dieser Verhältnisse im Laboratorium, in welchem sich der Laborabzug (1) befindet. Das Kontrollsystem (12) paßt sich an diese veränderten Verhältnisse durch das Aktivieren eines bestimmten Wechsels in der Position der Klappen (15) und (16) an. Im Falle von solchen wechselnden Konditionen werden gefährliche Laborabgase und -dünste durch das Abluftsystem abgesaugt. Damit wird ein Austreten von Labor­ abgasen durch die Frontwandöffnung (4) zurück ins Laboratorium und eine Gefähr­ dung der Bediener verhindert. Jeder Windstoß von einer externen Quelle oberhalb der Luftklappenplatten (15) oder (16) wird durch die Mengenluftstromfühler (9) und (10) und weiter durch das Kontrollsystem (12) erfaßt und verarbeitet. Dadurch wird verhindert, daß jegliche Laborabgase und -dünste rückwärts in den Laborabzug vom Abzugskanal einfließen.

Andere Umgebungsbedingungen in der Nähe der Frontwandöffnung (4) (z. B. eine Person) verursachen, daß die Mengenluftstromfühler die veränderten Bedin­ gungen erfassen und die Luftmenge über das Kontrollsystem in den entsprechen­ den Luftkanälen verändern. Dies verhindert eine überhöhte Luftmenge an der Frontwandöffnung (4), verursacht durch ein großes Volumen von Luft, welches durch die eingeengte Fläche passieren soll. Hält der Abluftventilator die gewünschte Arbeitsweise nicht aufrecht, durch einen Fehler oder eine Blockade im Abzugs­ system, werden die Mengenluftstromfühler (9) und (10) einen Fehler der vorbe­ stimmten Luftmenge im Arbeitsraum (3) signalisieren. Ein entsprechender Alarm wird dem Bediener einen solchen Fehler anzeigen.

Die Schiebetür (11) wird durch einen Motor (20) angetrieben. Durch das Drücken eines der Schalters der Bedienungsschalteranordnung (21) wird der Motor (20) in Gang gesetzt, über Antriebsriemen (29) und (30) wird die Schiebetür (11) bewegt. Mehrere Schalter können für das Aktivieren der Bewegung der Schiebetür passend angebracht werden, z. B. ein Fußschalter (nicht gezeigt) am Boden vor dem Laborabzug, oder ein Knieschalter (nicht gezeigt), an der unteren Kante des Gehäuses, desweiteren ein Fernbedienungsschalter mit Infrarotabstrahlung.

Der Motor (20) ist fähig die Schiebetür (11) in jegliche Stellung zwischen einer Vollöffnung (wie gezeigt in Fig. 1) und einer Vollschließung zu bringen und zu halten. Der Motor bewegt sich entweder andauernd oder schrittweise.

Ein Infrarotfototransmitter (23) und ein Infrarotempfänger (24) sind sich gegenüber an beiden Seiten am unteren Ende der Laborabzugsöffnung (4) ange­ bracht. Der Ausgang des Fühlers (24) ist an das Kontrollsystem (12) angeschlos­ sen, um Unterbrechungen des Infrarotfeldes durch einen Bediener oder andere Gegenstände zu erfassen. Im Falle einer solchen Unterbrechung stellt das Kontroll­ system (12) den elektronischen Zeitzähler auf Null. Sollte der Zeitzähler einen vorgegebenen Zeitwert erreichen, dann wird das Kontrollsystem (12) den Motor (20) aktivieren und das Schließen der Frontwandöffnung (4) herbeiführen. Dieser Zusatz erlaubt Fehlerkorrekturen, welche durch das Offenlassen der Frontwandöffnung hervorgerufen werden, und verhindern die unnötige Absaugung von erwärmter oder gekühlter Luft aus dem Laboratorium. Durch die großen Mengen von Luft, welche abgeleitet werden können, bedeutet dies eine Engerieeinsparung in beachtlicher Höhe, wenn der Außenluftansaugkanal angebaut ist. Nach Fig. 3 ist nur eine Luftmengenbegrenzungsklappe (25) an der Schnittstelle vom Außenluftansaug­ kanal (14) und Abzugskanal (5) angebracht. Diese führt einen ähnlichen Effekt herbei, wie beide Klappen (15 und 16) nach Fig. 2. Diese Klappe ist für die Bewegung mit Scharnieren versehen. Daran kann sich die Klappe soweit bewegen, daß es zu einem völligem Verschluß des Luftflusses vom Laborabzugs kommt. Diese Klappe (25) wird durch einen Motor (26) angetrieben, und vom Kontrollsystem (12) gesteuert wird.

Das Kontrollsystem (12) ist in der Lage alle Informationen durch ein Verbindungselement (35) zu einer externen Empfangsstelle zu liefern. Es kann des weiteren Instruktionen verarbeiten, welche es einer externen Quelle erhält. Dies erleichtert die zentrale Kontrolle einer Vielzahl von solchen Laborabzügen in einem Großlabor. Sicherheitseinrichtungen können daher von einer Zentralstelle überwacht werden, um angemessene Warnungen an alle Bediener abgeben zu können. Diese Verbindungselemente sind eine DIN 96 Steckeinheit oder andere Verbindun­ gen, wie ein RS-232 Serial Anschluß. Diese Verbindungselemente ermöglichen, daß der Laborabzug an ein Computersystem angeschlossen werden kann, und daß eine Vielzahl von Laborschränken zentral angeschlossen und kontrolliert werden kann.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist ein Ventilationssystem in einem Raum mit Türen und anderen Öffnungen, wobei die angeschlossenen Kanäle direkt die Versorgung von klimatisierter Luft zu dem Raum bestimmen. Mengenluftstromfühler sind so zu positionieren, daß ihre Signale die Luftstrommengen zu einem Luft­ klappensystem in dem Kanalsystem anzeigen, um eine substantielle konstante und vorbestimmte Luftstrommenge in dem Raum aufrechtzuerhalten.

Claims (11)

1. Ventilationssystem für eine Kammer (3) mit wenigstens einer Öffnung (4), die durch eine Schiebetür (11) verschließbar ist, mit einem Abzugskanal (5) mit Abzugsventilator (5) und wenigstens einem Außenluft-Ansaugkanal (14), mit wenigstens einer Luftklappeneinheit (15, 16; 25) zur Steuerung das Abführens oder Zuführens von Luft mittels wenigstens einem elektrisch gesteuerten Stellglied (17, 18; 26), gekennzeichnet durch wenigstens einen Luftmengenfühler (9, 10) für die in die Kammer einfließende Luft mit davon abhängiger Signalgebung zur Steuerung des Stellglieds (17, 18; 26) der Luftklappeneinheit (15, 16; 25), um einen vorbestimmten Luftmengenstrom in der Öffnung (4) aufrechtzuerhalten.

2. Ventilationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Luftklappeneinheiten mit jeweils einer Klappe (15, 16) vorgesehen sind, welche drehbar im Abzugskanal zwischen der Kammer (3) und dem Außenluft-Ansaugkanal (14) bzw. in diesem montiert sind.

3. Ventilationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft­ klappeneinheit eine Klappe (25) einschließt, welche an der Mündung des Ansaug­ kanals (14) in den Abzugskanal (5) montiert ist und in ihren Endstellungen jeweils einen Kanal schließt.

4. Ventilationssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftklappeneinheit(en) durch einen Motor (17, 18; 26) angetrieben wird (werden).

5. Ventilationssystem nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schiebetür (11) durch eine einzelne Bewegung oder eine Kombi­ nation von entweder Hand-, Knie- oder Fußbewegungen betätigt wird.

6. Ventilationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schiebetür (11) motorisch (20) angetrieben wird.

7. Ventilationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schiebetür (11) in geschlossene Position nach einem vorbestimmten Zeitintervall nach der letzten Benutzung eingeleitet wird.

8. Ventilationssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Infrarot­ sender (23) und -empfänger (24), der ein Signal gibt, wenn die Schiebetür (11) geöffnet ist.

9. Ventilationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal einen Zeitzähler in NULL-Stellung bringt, welcher sich vorwärts zu dem vorgewähl­ ten Zeitintervall bewegt.

10. Ventilationssystem nach einem der vorliegenden Ansprüche, gekennzeichnet Kontrolleinheit (12) zum Empfang der Signale von dem (den) Luftmengenfluß­ fühler(n) (9, 10) und zur Signalgebung an den Motor (17, 18; 26) der Luftklappen­ einheit(en).

11. Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekenn­ zeichnet durch wenigstens ein Meßinstrument (31, 32) zum Anzeigen der Stellung(en) der Luftklappeneinheiten (15, 16; 25).