DE29502501U1 - Vorrichtung zum Betrieb einer Zentralabluftanlage insbesondere für holzverarbeitende Betriebe, womit ein Mindestwert des Gesamtvolumenstromes im Abluftsammelrohr aufrechterhalten wird - Google Patents

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Vorrichtung zum Betrieb einer Zentralabluftanlage insbesondere für holzverarbeitende Betriebe, womit ein Mindestwert des Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr aufrechterhalten wird

Abluftanlagen, welche zur Entlüftung von Handwerksbetrieben oder industriellen Produktionseinrichtung dienen, müssen in vielen Fällen Luft abfördern, welche mehr oder weniger stark mit Feststoffpartikeln verschmutzt ist. So können in z.B. stein- und holzbearbeitenden bzw. verarbeitenden Betrieben an den dortigen Bearbeitungsmaschinen starke Staub- bzw. Späneemissionen auftreten. Derartige Feststoffpartikelwolken müssen insbesondere aus Gründen des Arbeitsschutzes (z.B. "Technische Regeln für Gefahrenstoffe") mittels einer Abluftanlage möglichst unmittelbar am Entstehungsort abgesaugt werden.

Derartige Feststoffpartikelwolken, die bei der Be- und Verarbeitung insbesondere von Holz und holzartigen Werkstoffen auftreten, können die Personen an den Bearbeitungsmaschinen belästigen, behindern oder gefährden. Ferner kann durch deren Ablagerung insbesondere in weniger gut belüfteten Bereichen der Abluftanlage die Gefahr eines Brandes oder einer Explosion erhöht werden. Die hierdurch freigesetzten Stäube und Späne müssen somit bevorzugt unmittelbar im Bereich der Werkzeuge möglichst innerhalb der betroffenen Bearbeitungsmaschinen wirksam erfaßt und abgeführt werden. Sie werden bevorzugt in Abscheidern am Ende der Abluftanlage vor dem Austritt des Abluftstromes von der Rohluft separiert.

Zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der Abluftanlage darf ein Mindestwert für die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren nicht unterschritten werden. Andernfalls würde die Gefahr bestehen, daß sich in der Anlage Verunreinigungen ansammeln. Hierdurch könnte die Förderleistung durch Querschnittsverengungen beeinträchtigt werden und im ungünstigsten Falle

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auch Verstopfungen auftreten, so daß die notwendige Schmutzluftabsaugung an den Bearbeitungsmaschinen nicht mehr gewährleistet wäre. So ist z.B. nach den "Technischen Regeln für Gefahrenstoffe" in Abluftanlagen für den Abtransport von Holzstaub bzw. Holzspäne (TRGS 553) bei trockenen Spänen eine Mindestluftgeschwindigkeit von >20 m/sec und bei feuchten Spänen von >30 m/sec sicherzustellen. Bei anderen Fördergütern können auch höhere Geschwindigkeiten erforderlich sein.

Bei der Erreichung dieses Zieles besteht eine Problem darin, daß eine on-line Messung des jeweiligen analogen Istwertes der Geschwindigkeit des Abluftstromes z.B. in einem Abluftsammei rohr bzw. an einer anderen, geeigneten Stelle im Rohrleitungssystem einer Abluftanlage in der Regel aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist. Ein in das Rohrleitungssystem eingebauter Sensor würde ohne besondere, aufwendige Vorsorge- und wiederkehrende Servicemaßnahmen bereits nach kurzer Betriebszeit durch Verschmutzung oder sogar mechanische Beschädigung unbrauchbar werden. Ferner würden sowohl die 0 Installationskosten als auch die Wartungskosten einer mit einer funktionstüchtigen Abluftstrom-Geschwindigkeitsmeßanlage ausgerüsteten Abluftanlage hoch sein, so daß diese insbesondere für kleine bzw. mittelständische Handwerks- und Industriebetriebe eine starke Belastung darstellen würde.

Bei Abluftanlagen können im wesentlichen zwei Typen unterschieden werden. Bei sogenannten Einzelabsauganlagen ist jede Bearbeitungsmaschine über eine separate Rohrleitung mit einem eigenen Ventilator und einem Abscheidesystem ausgerüstet.

Einzelabsauganlagen sind naturgemäß aufwendig und somit nur für singuläre Bearbeitungsmaschinen oder Betriebe mit nur wenigen Bearbeitungsmaschinen geeignet. Demgegenüber sind bei sogenannten Zentralabsauganlagen die Bearbeitungsmaschinen einer Produktionseinrichtung über Ansaugstutzen bzw. Stichleitungen an ein Abluftsammeirohr angeschlossen, welches sich bevorzugt in Strömungsrichtung im Querschnitt erweitert und im Endbereich einen einzigen Ventilator mit Abscheider auf-

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weist. Der zentrale Ventilator wird mit Aktivierung mindestens einer Bearbeitungsmaschine der Produktionseinrichtung bevorzugt automatisch eingeschaltet, und kann bevorzugt mit einem zeitlichen Nachlauf bei Deaktivierung der letzten Bearbeitungsmaschine ausgeschaltet werden. Eine Erweiterung dieses Systems stellen sogenannte Gruppenabsauganlagen dar. Dabei werden verschiedene Bearbeitungsmaschinen zu Gruppen zusammengefaßt und jeweils über ein gemeinsames Abluftsammelrohr mit Ventilator abgesaugt. Jede Gruppe kann für sich als eine Zentralabsauganlage betrachtet und ausgelegt werden. Die einzelnen Gruppen können an einen gemeinsamen Abscheider angeschlossen und unabhängig voneinander betrieben werden. Einzelne Gruppen können hintereinander bzw. sternförmig zusammen geschaltet sein. Dabei sind die einzelnen Gruppen vorteilhaft über Rückschlagklappen voneinander entkoppelt.

Die Erfindung betrifft Zentralabsauganlagen, welche gegenüber Einzelabsauganlagen eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen. Insbesondere wird eine Zentralabsauganlage bezüglich Förderleistung und Rohrquerschnitte meist nur unter Berücksichtigung eines sogenannten Gleichzeitigkeitsfaktors ausgelegt. Dieser ist ein Maß für die im zeitlichen Mittel maximal zu erwartende Anzahl eingeschalteter Bearbeitungsmaschinen der Produktionseinrichtung. In der Regel erfolgt die Auslegung unter der Annahme, daß im Mittel ca. 40 bis 60 % der vorhandenen Betriebsmittel ständig in Betrieb sind, so daß sich ein Gleichzeitigkeitsfaktor von kleiner als 1 ergibt.

Insbesondere bei Zentral- bzw. Gruppenabsauganlagen besteht aber das Problem, einen vorgegebenen Wert der Strömungsmindestgeschwindigkeit bzw. einen Mindest-Gesamtvolumenstrom innerhalb des sich meist im Querschnitt erweiternden Abluftsammelrohres möglichst unabhängig von der Anzahl der jeweils zugeschalteten Bearbeitungsmaschinen aufrechtzuerhalten. Sind nämlich entsprechend dem jeweiligen Wert des Gleichzeitigkeitsfaktors der Abluftanlage zu wenige Bearbeitungsmaschinen in Betrieb, so wird insbesondere im Abluftsammeirohr die zum

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sicheren und ablagerungsfreien Transport von Staub und Spänen notwendige Strömungsmindestgeschwindiglceit bzw. ein Mindest-Gesamtvolumenstrom unterschritten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, womit unter Vermeidung von aufwendigen Einzelabsaugungen ein sicherer und störungsfreier Betrieb von Zentralabsauganlagen möglich ist, und bei der unter vollständigem Verzicht auf eine direkte on-line Erfassung eines Istwertes der aktuellen Strömungsgeschwindigkeit im Abluftsammeirohr die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Mindestwertes für den Gesamtvolumenstrom der Abluft auch bei wechselnden Zu- und Abschaltungen von Betriebsmitteln in der Produktionsanlage möglich ist.

Die Aufgabe wird gelöst mit der Vorrichtung von Anspruch 1. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen derselben sind in den nachfolgenden Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung und die vorteilhaften Ausführungsformen derselben werden anhand der nachfolgend kurz dargestellten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

Fig.l ein Blockschaltbild für eine beispielhafte, sieben Bearbeitungsmaschinen aufweisende industrielle Produktionseinrichtung, welche mit einer Zentralabluftanlage und einer Betriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,

Fig.2 den beispielhaften Aufbau einer Betriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ,

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel einer "Rohrleitungsliste" des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, welche bevorzugt in der Speichereinheit eines programmgesteuerten Rechners einer erfindungsgemäßen Betriebsvorrichtung hinterlegt ist, und die Werte der Teilvolumenströme

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der Ansaugstutzen und des Soll-Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr der Zentralabluftanlage enthält,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer "Auswahlreihenfolge" des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, welche bevorzugt in der Speichereinheit eines programmgesteuerten Rechners einer erfindungsgemäßen Betriebsvorrichtung hinterlegt ist, und in der Reihenfolgen möglicher Freigaben weiterer Ansaugstutzen enthalten sind, wenn der gewünschte Wert des Soll-Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr nicht erreicht wird, und

Fig.5 eine Diagramm zur Erläuterung der Funktion "Volumen-Stromoptimierung" des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens bzw. der Betriebsvorrichtung.

Das in Figur 1 dagestellte Blockschaltbild zeigt beispielhaft eine industrielle Produktionseinrichtung, welche sieben Bearbeitungsmaschinen BMl...BM7 aufweist. Handelt es dabei z.B. um einen holzverarbeitenden Betrieb, so sind diese Bearbeitungsmaschinen z.B. Sägen, Fräsen, Hobel, Bandschleifer. Bei deren Betrieb fallen u.U. große Mengen von Stäuben und Spänen an, die über eine Zentralabluftanlage AA abgefördert werden 5 müssen. Diese besteht im dargestellten Beispiel aus einem zentralen Abluftsammeirohr AR, in dem ein mit Feststoffpartikeln belasteter Abluftstrom LS von einem zentralen Ventilator AG am Ende des Abluftsammeirohres AR abgefördert wird. Der Abluftstrom kann bevorzugt über einen zusätzlichen, nicht dargestellten Abscheider für Feststoffe geführt werden, und über einen Austrittsstutzen LE am Ende des Abluftsammeirohres in die Umgebung entweichen.

Jede Bearbeitungsmaschine BMl...BM7 ist über einen bevorzugt separaten Ansaugstutzen ABl...AB7, welcher auch als Stichleitung bezeichnet werden kann, mit dem Abluftsammeirohr AR der Zentralabluftanlage AA verbunden. Da diese in der Regel

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für einen "Gleichzeitigkeitsfaktor" mit einem Wert von keiner als eins ausgelegt ist, sind die Ansaugstutzen ABl...AB7 zu den einzelnen Bearbeitungsmaschinen BMl...BM7 mit steuerbaren Absperrelementen VSl...VS7 ausgerüstet. Hierbei handelt es sich bevorzugt um über elektrische Stellantriebe betätigbare Verschlußklappen, die bei Erreichen der jeweiligen Endposition der Verschlußklappen selbsttätig abschalten. Bevorzugt sind die Ansaugstutzen der Abluftanlage direkt an einer Bearbeitungsmaschine der Produktionseinrichtung angeschlossen bzw. in diese integiert. Es können aber auch weitere, im Beispiel der Figur 1 nicht dargestellte Ansaugstutzen vorhanden sein, welche nicht unmittelbar einer Bearbeitungsmaschine zugeordnet sind und die Funktion einer lokalen Raumabsaugung haben.

Die Betriebsvorrichtung gemäß der Erfindung weist als zentrales Element einen programmgesteuerten Rechner SPS auf, welcher bevorzugt in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgeführt ist. Diese enthält neben einer Strom-Versorgungsbaugruppe SV als Hauptbestandteile eine Verarbeitungseinheit VE und eine Speichereinheit SP. Diese Elemente sind besonders geeignet, um das Betriebsverfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Über eine bevorzugt mehrkanalige Digitaleingabebaugruppe DE werden Digitaleingänge zur Erfassung von binären Meßwerten bereitgestellt. Diese dienen zu Signalisierung einer Freigabe oder Sperrung der Ansaugstutzen ABl...AB7 der Zentralabluftanlage an den programmgesteuerten Rechner. Bevorzugt sind diese hierzu mit je einem der Absperrelemente VSl...VSn an den Eingängen der Ansaugstutzen verbunden und signalisieren den Betriebszustand des jeweiligen Absperrelementes. Für den Fall, daß die Ansaugstutzen der Abluftanlage direkt den Bearbeitungsmaschinen zugeordnet, unmittelbar an diesen angeschlossen oder darin integiert sind, ist es vorteilhaft, wenn die Absperrelemente der dazugehörigen Ansaugstutzen bei Zu- oder Abschaltung der Bearbeitungsmaschine gleichzeitig automatisch freigegeben bzw. gesperrt werden. Die erfaßten Meßwerte signalisieren in diesem Fall

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sowohl den Betriebszustand der Bearbeitungsmaschinen als auch den Betriebszustand der dazugehörigen Ansaugstutzen bzw. von deren Absperrelemente.

Der programmgesteuerte Rechner SPS weist ferner eine bevorzugt mehrkanalige Digitalausgabebaugruppe DA auf, womit Digitalausgänge bereitgestellt werden. Die hierüber von der Verarbeitungseinheit abgegebenen Digitalsignale bewirken eine Freigabe bzw. Sperrung der Ansaugstutzen. Bevorzugt sind diese hierzu wieder mit je einem der Absperrelemente VSl... VSn an den Eingängen der Ansaugstutzen verbunden und bewirken bevorzugt über je ein zusätzliches Ankoppelrelais AKRl...AKR7 eine Freigabe bzw. Sperrung der Absperrelemente an den Ansaugstutzen.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sind für die Signalisierung des Betriebszustandes der Bearbeitungsmaschinen BMl...BM7 und bevorzugt zusätzlich des Betriebszustandes der dazugehörigen Ansaugstutzen bzw. von deren Absperrelementen bevorzugt Stromwandler vorhanden, die bevorzugt eine "Stromfühler "-Elektronik aufweisen. In Figur 1 ist für die erste Bearbeitungsmaschine BMl beispielhaft ein derartiger Stromwandler Sl dargestellt. Dieser ist zumindest über eine Phase des Energieversorgungskabels EKl von einer zentralen Energieversorgung EV zur Bearbeitungsmaschine BMl geschoben. Der Stromwandler Sl erfaßt einen Stromfluß im Kabel und liefert über eine Meßsignalleitung BLl ein binäres Signal an die Digitaleingabe-Baugruppe DE des programmgesteuerten Rechner SPS, wenn die Bearbeitungsmaschine BMl zugeschaltet wurde, d.h. durch das in der Produktionseinrichtung tätige Personal in Betrieb gesetzt wurde. Entsprechende Stromwandler können auch für die übrigen Bearbeitungsmaschinen BM2...BM7 vorhanden sein, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 1 aber nicht dargestellt.

Vorteilhaft wird gleichzeitig mit der Detektion einer Zu- bzw. Abschaltung einer der Bearbeitungsmaschinen vom pro-

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grammgesteuerten Rechner SPS eine Freigabe bzw. Sperrung des Absperrelementes im dazugehörigen Absaugstutzen bewirkt. Auch dies wird wiederum beispielhaft an der ersten Bearbeitungmaschine BMl in Figur 1 erläutert. Hierzu wird von der Verarbeitungseinheit VE über die Digitalausgabe-Baugruppe DA und eine Steuersignalleitung SLl ein Digitalsignal abgegebenen. Dieses bewirkt bevorzugt über je ein zusätzliches Ankoppelrelais AKRl die Freigabe bzw. Sperrung des Absperrelementes VSl an dem entsprechenden Ansaugstutzen ABl. Hierüber wird nach Erkennung einer Zuschaltung der jeweiligen Bearbeitungsmaschine die Freigabe des dazugehörigen Absperrelementes bewirkt, um den Ansaugstutzen mit dem Abluftsammeirohr der Abluftanlage zu verbinden, und somit die Ablüftung der Bearbeitungsmaschine zu aktivieren.

In Figur 2 sind schematisch die wesentlichen Elemente einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsvorrichtung zusammengestellt. Dabei sind auf der Seite der Meßsignalerfassung binäre Meßgeber in Form von Stromsensoren 0 Sl...Sn für die Energieversorgungskabel EKl...EKn von Bearbeitungsmaschinen BMl...BMn vorgesehen, womit deren Betriebszustand, d.h. Zu- bzw. Abschaltung, detektiert und über Meßsignalleitungen BLl...BLn dem programmgesteuerten Rechner SPS über dessen Digitaleingabe-Baugruppe DE übermittelt werden kann. Auf der Seite der Stellsignalausgabe ist eine Digitalausgabe-Baugruppe DA im programmgesteuerten Rechner vorhanden, von der über Steuersignalleitungen SLl...SLn und nachfolgenden Ankoppelrelais AKRl...AKRn binäre Steuersignale zur Freigabe bzw. Sperrung der Absp.errelemente VSl...VSn von An^ saugstutzen ABl...ABn der Zentralabluftanlage ausgegegeben werden können, welche bevorzugt Bearbeitungsmaschinen BMl... BMn direkt zugeordnet sind. Der programmgesteuerte Rechner SPS weist als eine Verarbeitungseinheit VE auf, welche mit einer Speichereinheit SP zusammenarbeitet.

Der Kern der Erfindung wird darin gesehen, daß insbesondere durch koordinierte Freigabe von Absperrelementen an weiteren

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Ansaugstutzen, insbesondere an inaktiven Ansaugstutzen, welche momentan nicht benötigten Bearbeitungmaschinen der Produktionsanlage zugeordnet sind, eine vorgegebene Abluft-Mindestgeschwindigkeit bzw. ein Soll-Gesamtvolumenstrom zumindest im zentralen Abluftsammeirohr der Zentralabluftanlage, welches im gesamten Rohrleitungssystem den größten Querschnitt aufweist, aufrechterhalten bzw. wiederhergestellt wird.

Erfindungsgemäß wird hierzu ein Sollwert Vsoll vorgegeben, der insbesondere in Form eines Soll-Gesamtvolumenstromes ein Maß für den anlagenabhängig gewünschten Mindestwert der Strömungsgeschwindigkeit im Abluftsammeirohr darstellt. Ferner werden für jeden der in der jeweiligen Zentralabluftanlage AA vorhandenen Ansaugstutzen ABl...ABn wiederum anlagenabhängige Kennwerte Vl...Vn vorgegeben, welche insbesondere in Form von Teilvolumenströmen jeweils ein Maß für den durch eine Freigabe des Absperrelementes VSl...VS2 des dazugehörigen Ansaugstutzens erreichbaren Beitrag zum Gesamtvolumenstrom im Abluftsammelrohr AR darstellen. In einer Betriebsvorrichtung sind der Sollwert Vsoll und die Kennwerte Vl...Vn vorteilhaft in der Speichereinheit SP des programmgesteuerten Rechners SPS hinterlegbar.

In Figur 3 sind diese Werte in Form einer sogenannten " Rohrleitungsliste " beispielhaft für eine Produktionseinrichtung mit zwölf Bearbeitungsmaschinen BM1...BM12 dargestellt. Dabei ist jeder Bearbeitungsmaschine ein separater Ansaugstutzen AB1...AB12 zugeordnet, der bei Freigabe einen Teilvolumenstrom V1...V12 zum Gesamtvolumenstrome im AbIuftsammelrohr beiträgt. Bei der Bestimmung der einzelnen, den Teilvolumenströmen entsprechenden Kennwerte Vl...Vn werden Kenngrößen der Abluftanlage berücksichtigt. Diese sind bevorzugt der Enddurchmesser des Abluftsammeirohres, die Anzahl der Bearbeitungsmaschinen und die bevorzugt damit übereinstimmende Anzahl der Ansaugstutzen, die Durchmesser der einzelnen Ansaugstutzen, die Längen der Ansaugstutzen und des Abluftsam-

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melrohres, die Position der Ansaugstutzen im Rohrnetz, die Zuordnung der Bearbeitungsmaschinen zu Gruppen bei Vorhandensein einer größeren Anzahl von Bearbeitungsmaschinen, und die Position der Gruppen im Abluftrohrnetz. Die Kennwerte der einzelnen Teilvolumenströme ergeben sich aus Rohrquerschnitt multipliziert mit der Soll-Gesamtvolumenstrom, z.B. 20m/s. Eine Rohrleitungslänge setzt sich zusammen aus der Länge des Ansaugstutzens bis zum Abluftsammelrohr zuzüglich einer äquivalenten Länge für den Luftwiderstand des Absperrelementes, eventuell vorhandener Krümmer, usw..

Mit Vsoll wird der für einen ordnungsgemäßen Betrieb notwendige Wert des Gesamtvolumenstromes der Abluftanlage dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren vorgegeben. Vorteilhaft ist zusätzlich um diesen Wert ein Toleranzbereich in Form eines unteren Grenzwertes Vmin und eines oberen Grenzwertes Vmax definiert. Der Gesamtyolumenstrom befindet sich bei dieser Ausführung folglich dann im gewünschten Bereich, wenn er einen zwischen Vmin und Vmax liegenden Wert aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Betriebsvorrichtung überprüft die Verarbeitungseinheit VE im programmgesteuerten Rechner SPS insbesondere nach Inbetriebsetzung zunächst, ob bei eingeschaltetem zentralem Ventilator AG der gewünschte SoIl-Gesamtvolumenstrom der Abluft LS im Abluftsammeirohr AR vorhanden ist. Hierzu wird erfindungsgemäß zunächst aus den in der Speichereinheit SP hinterlegten Kennwerten die Summe der Teilvolumenströme V von denjenigen Ansaugstutzen gebildet, welche aktuell freigegeben sind. Gemäß der oben angeführten, weiteren Ausführungsform der Erfindung sind bevorzugt genau diejenigen Ansaugstutzen durch Freigabe der dazugehörigen Absperrelemente zugeschaltet und leisten einen Beitrag zur Bildung des Gesamtvolumenstromes im Abluftsammelrohr, deren Bearbeitungsmaschinen sich gerade in Betrieb befinden. Die somit gebildete Summe der Teilvolumenströme V kann als ein Äquivalent für den Istwert des aktuellen Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr der Zentralabluftanlage angesehen werden.

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Es ist somit besonders vorteilhaft nicht notwendig, einen Meßgeber zur on-line Erfassung eines zeitechten Istwertes vorzusehen, dessen Einsatz, wie oben bereits erläutert erhebliche Probleme bereiten würde.
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Gemäß der Erfindung wird nun die aktuelle Summe der Teilvolumenströme V verglichen mit dem anlagenspezifischen Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll. Im Falle einer Unterschreitung des Soll-Gesamtvolumenstromes Vsoll wird oder werden mittels der vorgegebenen Kennwerte Vl...Vn derjenige oder diejenigen Absaugstutzen zusätzlich auswählt und freigegeben, womit möglichst eine Übereinstimmung der sich dann ergebenden Summe der Teilvolumenströme V mit dem Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll bzw. eine möglichst geringfügige Überschreitung desselben erreichbar ist. Bei diesen weiteren Ansaugstutzen handelt es sich bevorzugt um solche, die momentan nicht in Betrieb befindlichen Bearbeitungsmaschinen zugeordnet sind. Es kann sich aber auch um separate "Raum"-Ansaugstutzen handeln.

0 Bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Betriebsvorrichtung werden die Kennwerte Vl...Vn in der Speichereinheit SP im programmgesteuerten Rechner vorrätig gehalten. Die Bildung der Summe der Teilvolumenströme V und deren Vergleich mit dem anlagenspezifischen, ebenfalls in der Speichereinheit SP hinterlegten, Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll werden von der Verarbeitungseinheit VE des programmgesteuerten Rechners vorgenommen. Die Nachbildung des aktuellen Wertes des Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr durch die erfindungsgemäße Ermittlung der Summe der Teilvolumenströme V freigegebener Ansaugstutzen und dessen Überwachung auf Überschreitung des jeweils vorgegebenen Soll-Gesamtvolumenstromes werden bevorzugt nach jedem Einschalten des zentralen Ventilators AG und bei jeder Detektion einer Zu- bzw. Abschaltung einer Bearbeitungsmaschine durchgeführt.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung wird desweiteren eine sogenannte " Volumenstromoptimierung " durchgeführt, und

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zunächst an Hand der Darstellung in Figur 5 erläutert. Auf deren Rechtswertachse ist der aktuelle Wert V der Summe der Teilvolumenströme der freigegebenen Ansaugstutzen in Prozent dargestellt. Der Surnmenwert V kann dabei in einem von drei dargestellten Bereichen liegen. Entspricht im Idealfall der Summenwert V annähernd dem jeweiligen Wert des Soll-Gesamtvolumens tr omen Vsoll, d.h. V ~ VSOLL , dann befindet sich die Zentralabluftanlage im optimalen Betrieb. Vorteilhaft ist um dem Zielwert Vsoll ein aus einer unteren und einer oberen Grenze bestehender Toleranzbereich Vmin, Vmax gelegt, so daß sich ein mittlerer Bereich für den optimalen Betrieb ergibt.

Weist dagegen die Summe V einen unterhalb von Vsoll bzw. unterhalb der unteren Grenze Vmin liegenden Wert auf, d.h. V << VSOLL , dann ist der aktuelle Wert des Gesamtvolumenstromes zu gering. In diesem Fall ist die Luftabsaugleistung der freigegebenen Ansaugstutzen zu gering, und es besteht die Gefahr des Auftretens von Feststoffablagerungen in den Rohrleitungen der Zentralabluftanlage. Es sind zu wenige Ansaugstutzen freigegeben, bzw. Bearbeitungsmaschinen zugeschaltet. Erfindungsgemäß wird durch Freigabe von weiteren Ansaugstutzen insbesondere von nicht in Betrieb befindlichen Bearbeitungsmaschinen versucht, daß die sich dann ergebende Summe der Teilvolumenströme möglichst mit Vsoll übereinstimmt, bzw. diesen Wert nur möglichst geringfügig überschreitet. Kann dabei kein Kombination von Ansaugstutzen aufgefunden werden, bei der die Summe der Teilvolumenströme mit Vsoll übereinstimmt, sondern gibt es lediglich Kombinationen, bei denen dieser Wert in jedem Fall überschritten wird, so kann mit einer zusätzlichen " Volumenstromoptimierung " diejenige Kombination herausgefunden werden, bei diese Überschreitung möglichst geringfügig ist.

Weist in einem letzten Fall die Summe V einen oberhalb von Vsoll, bzw. oberhalb der oberen Grenze Vmax liegenden Wert auf, d.h. V » VSOLL , dann ist der aktuelle Wert des Gesamtvolumenstromes im Abluftsammeirohr zwar zu groß. Dieser

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Fall ist aber insoweit unkritisch, da dabei eine ausreichende Abförderung an den freigegebenen Ansaugstutzen gewährleistet ist. Dieser Fall ist manchmal insbesondere dann nicht vermeidbar, wenn aufgrund möglicherweise nur vorübergehener Überlastung der Produktionseinrichtung zu viele Bearbeitungsmaschinen gleichzeitig in Betrieb und die diesen zugeordneten Ansaugstutzen freigegeben sind. Dieser Fall kann aber auch dann auftreten, wenn als Ergebnis einer zusätzlichen "Volumenstromoptimierung " ein oder mehrere weitere Ansaugstutzen insbesondere von nicht zugeschalteten Bearbeitungsmaschinen freigegeben wurden, um den weit unterhalb von Vsoll bzw. Vmin liegenden Wert der Summe der Teilvolumenströme V anzuheben, und aufgrund der Werte der Teilvolumenströme der freigebbaren Ansaugstutzen der gewünschte Wert Vsoll nicht genau erreicht werden kann, sondern zwangsläufig möglichst geringfügig überschritten wird. Dies kann anlagenabhängig insbesondere dann auftreten, wenn die Abstufung der auftretenden Kennwerte V1...V12 für die Teilvolumenströme der Ansaugstutzen sehr groß ist. Manche Teilvolumenströme weisen dann u.U. eine mit dem Gesamtvolumenstrom des Abluftsammeirohres vergleichbare Größenordnung auf.

Mittels einer zusätzlichen "Volumenstromoptimierung" werden vorzugsweise Ansaugstutzen bevorzugt an nicht zugeschalteten Bearbeitungsmaschinen in einer Reihenfolge geöffnet, wie sie in einer sogenannten " Auswahlreihenfolge " in der Speichereinheit SP des programmgesteuerten Rechners hinterlegbar ist. In Figur 4 sind beispielhaft eine Auswahl von Auswahlreihenfolgen dargestellt, welche zu dem in der Figur 3 dargestell-0 ten Beispiel mit zwölf Bearbeitungsmaschinen passen. Dabei weist jeweils der erste, links befindliche Eintrag die höchste Priorität auf, während die Auswahlpriorität mit den bei den rechts liegenden Einträgen abnimmt. Die Auswahlreihenfolge wird im einfachsten Fall bevorzugt so vorgegeben, daß von der Verarbeitungseinheit VE die in Richtung der Strömung der Abluft angeordneten Ansaugstutzen ABl ...ABn sukzessive freigegeben werden. Eine derartige Auswahlreihenfolge von 1

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bis 12 ist in der ersten Zeile von Figur 1 dargestellt und als " normale Auswahl " bezeichnet. Die Ansaugstutzen 1,2,3,... mit der höchsten Priorität sind in diesem Normalfall somit am weitesten vom zentralen Ventilator AG am Ende der Abluftanlage AA entfernt.

Erfindungsgemäß wird nun von der " Volumenstromoptimierung " vor der Freigabe eines weiteren Ansaugstutzens ABl... ABn mittels des dazugehörigen Kennwertes Vl...Vn zunächst die zu erwartende Summe der Teilvolumenströme V gebildet und gespeichert, d.h. der Gesamtvolumenstromistwert im Abluftsammeirohr nachgebildet. Für den Fall, daß die Summe der Teilvolumenströme V den Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll im Abluftsammeirohr AR erheblich überschreitet, insbesondere größer als der obere Grenzwert Vmax eines um den Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll liegenden Toleranzbereiches Vmin,Vmax ist, wird von der ¹¹ Volumenstromoptimierung " die Auswahlreihenfolge verändert und anschließend mittels der Kennwerte Vl...Vn eines oder mehrerer weiterer Ansaugstutzen die jeweils zu erwartende 0 Summe der Teilvolumenströme V wiederholt gebildet und gespeichert. Auf diese Weise können mehrere Sätze von unterschiedlichen Auswahlreihenfolgen von Ansaugstutzen entstehen, die alle einen anderen Summenwert der Teilvolumenströme zur Folge haben. Diese Summenwerte überschreiten den Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll bzw. den oberen Grenzwert Vmax eines darum liegenden Toleranzbandes mehr oder weniger. Im Beispiel der Figur 4 sind in den unter der Zeile "normale Auswahl" befindlichen Zeilen mehrere von derartigen Optimierungsauswahlfolgen dargestellt. So werden bei der 1.

Optimierungsauswahlfolge die Ansaugstutzen 2, 4, 6, 8 u.s.w. für eine Freigabe bereitgehalten. Bei der 2. Optimierungsauswahlfolge werden die Ansaugstutzen 3, 6, 9, 12 u.s.w. für eine Freigabe bereitgehalten. Bei der 3. Optimierungsauswahlfolge werden die Ansaugstutzen 4, 8, 12, 3, 7, 11, 2 u.s.w.

für eine Freigabe bereitgehalten.

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Erfindungsgemäß wird durch die " Volumenstromoptimierung " bevorzugt über eine Verarbeitungseinheit VE eines programmgesteuerten Rechners eine Freigabe der zusätzlichen Ansaugstutzen aus derjenigen gespeicherten Optimierungs-Auswahlreihenfolge veranlaßt, bei der die Summe der Teilvolumenströme V einen Wert aufweist, der den Wert des Soll-Gesamtvolumenstromes Vsoll bzw. den oberen Grenzwert Vmax eines um den Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll liegenden Toleranzbereiches Vmin,Vmax möglichst geringfügig überschreitet.

Es sei beispielhaft unter Zugrundelegung der Darstellung in Figur 4 angenommen, daß aktuell die Ansaugstutzen AB2 und AB4 bevorzugt gemeinsam mit dazugehörigen Bearbeitungsmaschinen freigegeben sind, und die Summe von deren Teilvolumenströmen erheblich unter dem So11-Gesamtvolumenstrom liegt, d.h. V2 + V4 << Vsoll bzw. Vmin. Unter Anwendung der "normalen Auswahlfolge" werden die sich bei zusätzlicher Berücksichtigung der Ansaugstutzen ABl, AB3, AB5, AB6, u.s.w. jeweils ergebenden Summen der Teilvolumenströme V ermittelt und mit dem Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll verglichen. Falls dabei eine Summe auftritt, welche Vsoll annähernd entspricht, d.h. z.B. gemäß der Darstellung in Fig 5 zwischen Vmin und Vsoll liegt, bzw. falls eine Summe auftritt, welche Vsoll nur geringfügig überschreitet, d.h. z.B. gemäß der Darstellung in Fig 5 zwischen Vsoll und Vmax liegt, so ist der Vorgang beendet. Es werden dann die zu dieser Folge gehörigen Ansaugstutzen zusätzlich freigegeben.

Falls dabei jedoch nur Summen von Teilvolumenströmen V auftreten, welche Vsoll erheblich überschreiten, d.h. z.B. gemäß der Darstellung in Figur 5 den Wert Vmax überscheiten, ist es vorteilhaft eine " Volumenstromoptimierung " durchzuführen. Hierzu wird beginnend mit der 1. Optimierungsauswahlfolge z.B. von Figur 4 die Bildung der sich bei einer sukzessiven Freigabe der Ansaugstutzen 6, 8, 10, 12 u.s.w. ergebenden Summenwerte der Teilvolumenströme erneut durchgeführt mit dem Ziel, einen z.B. gemäß der Darstellung in Figur 5 zwischen

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Vmin und Vmax liegenden Wert von V aufzufinden. Schlägt dies wiederum fehl, so werden die sich bei einer sukzessiven Freigabe der Ansaugstutzen 3, 6, 9, 12, 5, 8, 11, 1, 7, 10 aus der 2. Optimierungsauswahlfolge sich ergebenden Summenwerte der Teilvolumenströme berechnet. Schließlich werden die weiteren Ansaugstutzen entsprechend derjenigen Auswahlreihenfolge freigegeben, bei denen die dazugehörige Summe der Teilvolumenströme V einen Wert aufweist, der den Wert des Soll-Gesamtvolumenstromes Vsoll bzw. den oberen Grenzwert Vmax eines um den Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll liegenden Toleranzbereiches Vmin,Vmax möglichst geringfügig überschreitet. Im Beispiel der ursprünglich freigegebenen Ansaugstutzen AB2 und AB4 sei angenommen, daß diese Bedingung nach weiterer Zuschaltung der Ansaugstutzen 1, 3, 5, 6, und gemäß der "normalen Auswahlfolge" erfüllt sei.

Die Berechnung des aktuellen Istwertes des Gesamt-Volumenstromes der Abluftanlage auf dem Wege der Nachbildung über die Summe der Teilvolumenströme wird aus Gründen der Pro-0 grammlaufzeit im programmgesteuerten Rechner bevorzugt dann aktiviert, wenn eine Veränderung der Belegung bei den Bearbeitungsmaschinen detektiert wurde, d.h. Bearbeitungsmaschinen vom Personal zu- bzw. abgeschaltet wurden. Bei Änderung werden zuerst die Ansaugvorrichtungen der ein- bzw. ausgeschalteten Bearbeitungsmaschinen ebenfalls ein- bzw. ausgeschaltet; anschließend werden die Summe der Teilvolumenströme und die sich ergebende Wert des Gesamtvolumenstromes mit dem vorgegebenen Soll-Gesamtvolumenstrom Vsoll bevorzugt am Ende des Abluftsammeirohres verglichen.

Die erfindungsgemäße Betriebsvorrichtung findet bevorzugt Anwendung bei Zentralabluftanlagen, welche zur Abführung von mit Partikeln behafteter Luft aus holzverarbeitenden und holzbearbeitenden Betrieben eingesetzt werden, insbesondere aus Schreinereien und Möbelfabriken.

Claims (6)

GR 94 G 3073 DE Schut zansprüche 17

1. Vorrichtung zum Betrieb einer Zentralabluftanlage (AA), welche in ein Abluftsammeirohr (AR) mündende Ansaugstutzen {ABI...ABn) mit steuerbaren Absperrelementen (VSl...VSn) aufweist, mit

a) Meßgebern (Sl...Sn), welche eine Freigabe bzw. Sperrung der Absperrelemente (VSl...VSn) von Absaugstutzen {ABI...ABn) signalisieren,

b) einem programmgesteuerten Rechner (SPS), mit

bl) einer Speichereinheit (SP) , in welcher hinterlegbar sind

bll) ein Sollwert (Vsoll), der insbesondere in Form eines Soll-Gesamtvolumenstromes ein Maß für das Erreichen eines Mindestwertes der Strömungsgeschwindigkeit im Abluftsammeirohr (AR) darstellt, und

bl2) den Ansaugstutzen (ABl...ABn) zugeordnete Kennwerte (Vl...Vn), die insbesondere in Form von Teilvolumenströmen jeweils ein Maß für den durch eine Freigabe des Absperrelementes (VSl...VS2) eines Ansaugstutzens erreichbaren Beitrag zum Gesamtvolumenstrom im Abluftsammelrohr (AR) darstellen, und mit

b2) einer Verarbeitungseinheit (VE), welche

b21) aus den Kennwerten (Vl...Vn) der freigegebenen Absaugstutzen (ABl...ABn) eine Summe der Teilvolumenströme (V) bildet und mit dem Soll-Gesamtvolumenstrom (Vsoll) vergleicht, und

b22) im Falle einer Unterschreitung des Soll-Gesamtvolumenstromes (Vsoll) mittels der gespeicherten Kennwerte (Vl...Vn) den- oder diejenigen Absaug-

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stutzen zusätzlich auswählt und freigibt, womit möglichst eine Übereinstimmung der sich ergebenden Summe der Teilvolumenströme (V) mit dem Soll-Gesamtvolumenstrom (Vsoll) oder eine möglichst geringfügige Überschreitung desselben erreichbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Ansaugstutzen (ABl...ABn) einer Bearbeitungsmaschine (BMl...BMn) in einer Produktionseinrichtung direkt zugeordnet ist, eine Zu- bzw. Abschaltung der Bearbeitungsmaschine vom programmgesteuerten Rechner (SPS) detektiert wird und dieser gleichzeitig eine Freigabe bzw. Sperrung des Absperrelementes (VSl...VSn) des Absaugstutzens (ABl...ABn) bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei zur Detektion einer Zu- bzw. Abschaltung einer Bearbeitungsmaschine (BMl...BMn) ein Stromwandler (Sl...Sn) vorgesehen ist, welcher einen Stromfluß in mindestens einem Energieversorgungskabel (EKl...EKn) der Bearbeitungsmaschine (BMl...BMn) erfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Speichereinheit (SP) hinterlegbar ist mindestens eine Auswahlreihenfolge, in der von der Verarbeitungseinheit (VE) im Falle einer Unterschreitung des Soll-Gesamtvolumenstromes (Vsoll) durch die Summe der Teilvolumenströme (V) Ansaugstutzen (ABl...ABn) zusätzlich freigegeben werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Auswahlreihenfolge so vorgegeben ist, daß von der Verarbeitungseinheit (VE) die in Richtung der Strömung der Abluft angeordneten Ansaugstutzen (ABl...ABn) sukzessive freigegeben werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungseinheit (VE)

a) vor der Freigabe eines weiteren Ansaugstutzens (ABl... ABn) mittels des dazugehörigen Kennwertes (Vl...Vn) die

GR 94 G 3073 DE ,. .,

zu erwartende Summe der Teilvolumenströme (V) bildet und speichert,

b) für den Fall, daß die Summe den Soll-Gesamtvolumenstrom

(Vsoll) im Abluftsammeirohr (AR) erheblich überschreitet, insbesondere größer als der obere Grenzwert (Vmax) eines um den Soll-Gesamtvolumenstrom (Vsoll) liegenden Toleranzbereiches (Vmin,Vmax) ist, unter Veränderung der Auswahlreihenfolge mittels des Kennwertes (Vl...Vn) eines oder mehrerer weiterer Ansaugstutzen die jeweils zu erwartende Summe der Teilvolumenströme (V) wiederholt bildet und speichert, und

c) eine Freigabe der zusätzlichen Ansaugstutzen aus derjenigen gespeicherten Auswahlreihenfolge veranlaßt, bei der die Summe der Teilvolumenströme (V) den Wert des Soll-Gesamtvolumenstromes {Vsoll) bzw. den oberen Grenzwert (Vmax) eines um den Soll-Gesamtvolumenstrom (Vsoll) liegenden Toleranzbereiches (Vmin,Vmax) möglichst gering-0 fügig überschreitet.