EP1935518A1 - Sicherheitswerkbank und Verfahren zum Kalibrieren derselben - Google Patents

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EP1935518A1
EP1935518A1 EP07021475A EP07021475A EP1935518A1 EP 1935518 A1 EP1935518 A1 EP 1935518A1 EP 07021475 A EP07021475 A EP 07021475A EP 07021475 A EP07021475 A EP 07021475A EP 1935518 A1 EP1935518 A1 EP 1935518A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blower
value
initial
limit
measured value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP07021475A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1935518B1 (de
Inventor
Gerd Ross
Heiko Reinhardt
Hermann Stahl
Oliver Rupp
Stefan Brachtl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo Electron LED GmbH
Original Assignee
Thermo Electron LED GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermo Electron LED GmbH filed Critical Thermo Electron LED GmbH
Priority to PL07021475T priority Critical patent/PL1935518T3/pl
Publication of EP1935518A1 publication Critical patent/EP1935518A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1935518B1 publication Critical patent/EP1935518B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
    • B08B15/023—Fume cabinets or cupboards, e.g. for laboratories

Definitions

  • the invention relates to a safety workbench according to the preamble of claim 1 and to a method for automatically calibrating such a safety workbench.
  • Safety workbenches and in particular those for processing microbiological samples, as described for example in the DE 44 41 784 C2 protect against contamination by bioaerosols, which occur during microbiological work and are released.
  • the contaminated airflow is continued with the aid of at least one blower as directed airflow and passed over filters which retain the contaminants from the airflow.
  • Safety cabinets differ in their safety precautions and are built, tested and approved according to the various international standards. Among other things, safety cabinets provide personal protection or personal and product protection.
  • Safety workbenches that only provide personal protection are referred to as safety workbenches of class I, whereby personal protection is achieved by drawing in outside air through the work opening into the working area of the safety workbench. As long as this outside air flow is not obstructed and sufficient air is sucked in, particles and aerosols can not escape from the interior of the safety cabinet to the outside. The sucked outside air thus forms an air curtain which flows through the working opening and which protects the person working at the safety workbench or the environment from contamination by the particles.
  • Safety workbenches of the class II offer in addition to the protection of persons also the working objects in the workbench protection from contamination from outside or from contamination by other samples located in the workbench (so-called cross-contamination).
  • the protection against this type of contamination is called product protection.
  • Product protection results from the fact that part of the air flow sucked in the workbench is returned to the interior as circulating air flow after filtering.
  • this recirculating air stream is directed in a vertical downflow from top to bottom in the working space of the workbench.
  • This circulating air stream also referred to as "downflow" circulates the objects located on the worktop and prevents polluted air coming into contact with these objects from the outside or from other samples.
  • the circulating air flow in turn meets in the region of the suction opening, which are usually located at the front edge of the worktop, on the flowing into the interior of the outside air flow, so that no particles can escape to the outside.
  • Product protection including protection against cross-contamination, is thus largely achieved by the ratio between the downflow and the air inlet velocity of the outside air flow.
  • a normal Class II safety cabinet has at least one fan. Frequently separate fans for the circulating air and the exhaust air flow are present, which are referred to below as circulating air or exhaust fan.
  • the air sucked in from the workspace is led through filters, for example a recirculation filter and an exhaust air filter.
  • filters are high-performance particulate filters, for example HOSCH or HEPA filters, which are able to filter out the relevant microorganisms from the air stream.
  • the adequate function of the blower is therefore of considerable importance for the safety of the safety workbench.
  • the function of the fan is therefore usually monitored automatically during operation of the safety cabinet to detect malfunctions or even failures in a timely manner.
  • the volume delivered by the fan (the amount of air) per unit time or the flow rate is usually measured directly or indirectly.
  • One way to do this is to use a calibrated anemometer.
  • the flow rate itself to determine a value representative of this. This may, for example, be the pressure difference that exists between the intake side of the fan and its outlet side. For measurement can two pressure cans or the like are used, one of which is placed in front of and behind the fan.
  • a nominal value is stored in a control and / or regulating device of the safety workbench for each of the fans.
  • This setpoint is specified by the manufacturer of the safety cabinet. It serves as a comparison value for the safe operation of the fan during operation of the safety workbench.
  • factory deviation margins are set by this setpoint value and also stored. Within these margins, a safe operation of the fan is assumed. Outside the area, however, sufficient personal and / or product protection can no longer be guaranteed. In case of deviations from this range, therefore, usually a visual and / or audible alarm is triggered, which should alert the user to the unsafe operation of the safety cabinet. Often the deviation margins are therefore also called alarm limits. The alarm limits are set by law for some states. Examples of safety cabinets with a safety monitoring system that monitors the operating parameters of the safety workbench during operation are included in the EP 1609541 A2 and EP 1356873 A2 the applicant described.
  • Fan setpoints and alarm limits are measured by the manufacturer of the safety cabinet at the factory, either for each workbench or representative of one or more safety cabinets representative of a particular type of workbench and stored in each safety cabinet.
  • a disadvantage of this procedure is that the location at which the setpoints for the fans and the alarm limits are determined and stored in the safety workbench, do not coincide with the location at which the safety workbench is to be put into operation and continue to operate.
  • different values would then result when the setpoints and the alarm limits were re-measured, as they were stored in the safety workbench at the factory. Different pressure conditions may also arise depending on whether the safety cabinet is connected to a building exhaust system or not.
  • the measuring devices such as measuring sensors, which are used for determining measured values for monitoring the function of the safety workbench, can exhibit a different measuring behavior due to mechanical stress during transport or for other reasons than during the factory measurements. These factors usually mean that the measured values determined at the factory no longer correspond to the measured values at the operating site of the safety workbench. As a result, the factory set alarm limits are compared to the actual shifted to the desired limits, so that an alarm is triggered either too early or too late because of unsafe operation of the safety cabinet.
  • safety workbenches are often readjusted by a service technician after they have been set up at the desired work site, and the factory-set setpoints and alarm limits are reset manually.
  • this procedure is complicated, time-consuming and expensive.
  • the installation and commissioning of a safety workbench is required by a service technician.
  • this is not the case everywhere, and often safety workbenches are put into operation without further measures and readjustments by a service specialist. If, however, the safety cabinet is operated outside the specified setpoints and defined alarm limits, this represents a significant safety risk.
  • the object of the invention is accordingly to provide a safety workbench, which operates independently of their site reliably within correctly adjusted parameter ranges and in which a correct commissioning is ensured easily and inexpensively without the assistance of service personnel.
  • the invention therefore relates to a safety workbench, which basically can correspond in its basic structure to a conventional safety workbench.
  • the safety workbench has a work space surrounded by a housing with a working opening located in the front of the housing and closable with an adjustable windshield.
  • At least one blower is provided to convey airflow in the safety cabinet to ensure the necessary personal and / or product protection.
  • the safety cabinet has a device control unit, which comprises a means for controlling the at least one fan.
  • an evaluation unit and a measuring device for determining a measured value which is representative of the flow velocity of the air flow achieved by the fan, are present in the safety workbench.
  • the blower In order to ensure adequate air flow, the blower is set at the factory in such a way that during normal operation of the blower a predetermined flow rate of the amount of air conveyed by the blower is achieved.
  • This predetermined normal fan power corresponds to an initial setpoint representative of a particular flow rate. Specifically, it acts Thus, at this initial setpoint to a factory-set value, which was determined taking into account the achievable personal and / or product safety.
  • This initial setpoint which may for example be stored in the memory unit of the safety cabinet, does not necessarily have to directly indicate the flow velocity, but may also be any other value representative of a certain flow velocity.
  • this value may be a pressure difference determined by measuring the pressure on the inlet side of the blower and the pressure on the outlet side of the blower. The pressure difference calculated from the difference between the two values can, if desired, be converted into the flow velocity. The corresponding pressures before and after the blower can be measured, for example, with the help of pressure cans. If the flow velocity is measured directly, an anemometer can be used as the measuring means. It also does not necessarily have to be at the initial setpoint to a directly measurable size with the measuring means.
  • the initial setpoint can also be predetermined in the form of a specific blower output - for example, a specific speed or a specific power consumption - which, however, in turn result in a specific flow rate of the air flow conveyed by the blower.
  • a specific blower output for example, a specific speed or a specific power consumption - which, however, in turn result in a specific flow rate of the air flow conveyed by the blower.
  • the normal blower output it is customary to set the normal blower output as a fraction of the maximum possible blower output.
  • the initial setpoint refers to a value specified by the manufacturer for the normal operation of the blower, which is intended to represent optimum operation of the safety workbench in compliance with personal and / or product protection, but does not yet take into account the environmental conditions at the workstation of the safety workbench.
  • At least one limit value which deviates from the setpoint by a predetermined amount is stored in the memory unit of the safety cabinet.
  • This permissible deviation no longer corresponds to optimum operation of the safety workbench and optimum performance of the blower, it defines a still permissible work area in which sufficient personal and / or product protection is still ensured.
  • This limit value corresponds for example to an alarm limit described above.
  • wear of the blower may reduce its delivery rate over the course of its operating life. The consequent reduced flow rate per time and the correspondingly reduced flow rate do not have to lead to a user is no longer sufficiently protected from contamination or it comes to cross contamination within the work space.
  • Another factor affecting the flow rate of the blower and the flow rate can adversely affect, for example, the increasing clogging of the filter by particles deposited thereon. However, this also leads to the fact over time that the protection of users and products from contamination is no longer guaranteed.
  • At least one limit value is stored in the memory unit of the safety workbench. This can only be a single limit value for a certain initial nominal value which, for example, allows a certain reduction in the flow velocity. Usually, however, a limit value for a deviation from the nominal value upwards and a limit value for a deviation downwards are defined per setpoint value, so that a deviation range is defined around the nominal value. If multiple fans are used per safety cabinet, there is usually one setpoint for each of the fans and, correspondingly, at least one initial threshold for each setpoint.
  • the initial limits can also be set in various ways. For example, these may be values related to fan performance. It is also possible to set the alarm limits directly as flow velocities. As already mentioned several times, these values do not have to be values of the flow velocities per se, but they can also be values that allow conclusions about a certain flow velocity. Specifically, it can be, for example, a pressure difference determined via the corresponding fan. In determining the initial limit values for the still permissible flow velocities, it is possible to proceed in such a way that flow velocities are already measured by the manufacturer of the safety workbench for defined blower outputs and the ascertained values are stored in the memory unit of the safety workbench.
  • Measurements are carried out expediently in the normal operating performance of the fan, a reduced operating performance of the fan, which corresponds to a just-yet permissible fan performance and thus a lower alarm limit, and optionally an upper alarm limit, that is, a maximum permissible for safe operation, over the normal blower power beyond blower power.
  • the flow velocities determined for the respective blower outputs thus correspond to the flow speed for the normal operation of the blower, the flow velocity at the lower alarm limit and the flow velocity at the upper alarm limit and although in each case for the ambient conditions at the measuring location, ie usually in the factory of the manufacturer.
  • the initial threshold may be the same type of values as the initial setpoint.
  • the measuring instrument of the safety cabinet it is possible to measure directly measurable values such as a flow velocity or pressure difference, or it may be possible to measure values that are not directly measurable with the measuring instrument, such as the blower output.
  • the at least one initial limit value is a value predetermined by the manufacturer which is representative of a flow rate for an operation deviating from normal operation of the fan, but which does not yet take into account the ambient conditions at the workstation of the safety workbench.
  • the measuring devices for determining initial setpoint and initial limit value are basically known devices that have hitherto been installed in safety workbenches. These gauges typically assist in conventional safety workbenches to monitor fan operation during conventional safety cabinet operation.
  • a corresponding safety workbench is for example in the EP 1609541 A2 the applicant described.
  • the measuring means is used to automatically readjust the predetermined set and limit values taking into account the changed environmental conditions.
  • the measuring instruments additionally serve to monitor the device parameters during operation after calibration has been completed.
  • the way in which the calibration is carried out depends largely on how the initial setpoint and limit values are specified. If values that can not be measured directly with the measuring device are defined, for example, the flow rate via the blower power, the blower output is set for calibration and a measurable value is measured for this blower output and stored as a corrected value, which now takes into account the ambient conditions of the work location. Limit values directly stored as measurable values can also be corrected by calculation, without having to carry out a measurement at the place of work for each of the deposited values.
  • the calibration is carried out in variant A) by first of all carrying out a correction of the initial setpoint value for the at least one blower of the safety workbench.
  • the device control unit of this fan controls so that it air at normal power for a while promotes through the safety workbench.
  • This is the delivery rate of the blower, which is factory set and which corresponds to the stored in the storage unit initial setpoint.
  • the actual measured value determined by the measuring device during the calibration process will deviate from the initial nominal value stored in the memory unit. As mentioned above, this may be, for example, at a barometric pressure changed in relation to the production site of the safety workbench or at a changed measuring behavior of the measuring means used.
  • the actual measured value, which is actually determined by the measuring device, at normal output of the fan is now compared in the evaluation unit of the safety workbench with the initial setpoint value stored in the memory unit. If a deviation between the actual measured value and the initial setpoint value is detected, the at least one initial limit value related to the initial setpoint value and also stored in the memory unit is corrected according to the detected deviation between the actual measured value and the initial setpoint value. The at least one corrected limit value thus obtained is now stored in the memory unit.
  • the deviation between the actual measured value and the initial setpoint is expediently calculated as the difference. Accordingly, the at least one initial threshold is then either increased or decreased by the same amount. Thus, if, for example, the flow velocity at normal blower power at the operating location is around the value x below the stored initial setpoint value for this operating state, the value x is subtracted from the initial limiting value.
  • the at least one corrected limit value can basically be used further in the manner in which it was obtained from the correction calculation in the regular operation of the safety workbench following the calibration.
  • the corrected limit value can be stored directly as a value representing a certain flow velocity. This can either be a flow velocity value directly or a value correlating with this value, such as the already mentioned pressure difference across the blower.
  • the corrected limit value thus obtained can then serve as such as one of the alarm limits beyond which safe operation of the safety workbench is no longer guaranteed.
  • This corrected limit value then directly replaces the limit value stored in the memory unit at the factory for the definition of an alarm limit.
  • the at least one limit value can also be stored in the memory unit of the safety workbench in a form in which it does not directly correspond to a variable measurable by the measuring device.
  • the at least one threshold may be set as a percentage deviation from the normal fan power correlating with the initial setpoint.
  • limit values of ⁇ 20% compared to the normal fan power can be stored as alarm limits in the memory unit.
  • an indication that refers to a fraction of the maximum possible blower performance is possible.
  • the initial limits may then correspond, for example, to certain blower speeds or to a particular power consumption of the blower. These initial limits do not provide limits that are immediately measurable and controllable as alarm limits during normal operation of the safety cabinet.
  • variant B an actual limit value value corresponding to the initial limit value is determined which is representative of a flow velocity achieved by the fan at the time of measurement and thus takes into account the environmental conditions of the safety work bench at the installation site.
  • variant A) normal operation correction
  • variant B "limit operation correction
  • the fan is first reduced to a power which corresponds to a blower power determined by a stored initial limit value.
  • a blower power determined by a stored initial limit value.
  • the value thus obtained be it the flow velocity directly or a different measured value representative of the flow velocity, is stored in the memory unit.
  • This corrected limit can be used during normal operation of the safety cabinet as a comparison value, with which the measured during the current operation flow rate (or again a corresponding value) is compared. For example, if the actual measured flow velocity deviates beyond the flow velocity value set for the alarm limit beyond the range specified for safe operation, an alarm will be triggered.
  • At least one corrected limit value is now stored in the memory unit of the safety workbench for a fan, which takes into account the changed environmental conditions of the safety workbench. If several initial limit values are defined for an initial setpoint stored in the memory unit, the stored initial limit values are corrected for all of these values.
  • the various blowers may be, for example, an exhaust fan and a circulating air fan, as they have been used in safety workbenches of the prior art.
  • the extractor blows some of the airflow out of the safety cabinet and, after passing through a filter, recirculates it to outside air. Since the exhaust air volume is proportional to the volume sucked in, the exhaust fan also determines the air flow that passes through the work opening into the safety workbench. The exhaust fan is therefore primarily responsible for personal protection and protection of the environment of the safety cabinet against contamination.
  • both different blower outputs for normal operation and correspondingly different initial setpoint values can be preset as well as different alarm limits.
  • the alarm limits for the exhaust blower can be drawn closer than those for the circulating air blower, since the protection of the user and the environment of the safety cabinet basically has a higher priority than the protection of products within the safety cabinet. For example, deviations of ⁇ 20% of the fan power in normal operation may be provided for the recirculating air fan, while the exhaust fan only tolerance limits of ⁇ 10% are allowed. Frequently, only a lower alarm limit for a reduced blower power is provided for the exhaust fan, while higher powers are considered harmless. In some countries, the alarm limits are also required by law and then set according to these requirements.
  • the calibration routine according to the invention is expediently carried out before the safety workbench is put into operation for the first time at a new installation site.
  • the calibration procedure can be started manually.
  • the method is started automatically, which makes sense in particular when the safety workbench is put into operation without service personnel.
  • a query is run through before the beginning of the calibration process, which is stored in the software of the device control unit.
  • the query checks whether a calibration procedure has already been performed for the safety cabinet.
  • information is stored in the software at the factory, whether this is the case or not. For example, there is a switch in the software that is set to 0 at the factory. 0 means that no calibration has been performed so far.
  • the device controller starts the interrogation program, which in turn starts the calibration process when it is determined that the switch in the software is at 0.
  • the switch in the software is then set to 1 so that calibration is no longer performed the next time the safety cabinet is switched on.
  • the switch in the safety cabinet software can be reset from 1 to 0 by a service technician.
  • the safety cabinet is turned on again, after the query in the software has indicated that calibration is to be started, the calibration procedure will restart.
  • the blower to be calibrated In order to avoid erroneous calibrations, it is preferable to check, before setting corrected limit values, whether the blower to be calibrated is operating at an acceptable performance at all or if there are other faults in the safety workbench. For example, the blower could have been damaged during transport and only have insufficient pumping capacity. To exclude this, it is possible to check, for example, before the start of the calibration, whether the blower output is in order. Specifically, for example, checks whether the power consumption and / or the speed of the fan are within a predetermined setpoint range. Additionally or alternatively, it can be checked whether the measured at the beginning of the calibration flow rate, which achieves the fan by more than a previously defined and stored in the storage unit deviation range from the factory stored and stored initial setpoint.
  • Such unacceptable deviations can not only be caused by damage to the fan, but also, for example, based on the fact that transport covers were not removed before filter units, ventilation openings or the like in the safety cabinet before commissioning and thus hinder the flow of air within the safety cabinet.
  • the preliminary check of the blower output and the flow velocity achieved is expediently carried out. If an unacceptable deviation from the preset values is detected, either the calibration procedure may be aborted immediately, or the calibration procedure may be restarted at least once more to verify that the cause of the error has now been resolved. If this is not the case even after a defined number of new attempts, the calibration process is aborted. After termination of the calibration routine, a corresponding error message can be output, for example on a display of the safety workbench.
  • the safety workbench also works at its new workstation on the basis of device parameters and alarm limits that are precisely matched to the work site. Unintentional false alarms due to incorrectly defined alarm limits can be prevented this way.
  • work can also be saved at the factory, since it is no longer necessary to calibrate and store all parameter values at the factory. For example, the flow rates corresponding to the alarm limits can also be measured for the first time at the user of the safety workbench at the work site.
  • FIGS 1 and 2 show a safety workbench (1) according to the invention, which can be used for example for processing microbiological cultures.
  • the safety workbench (1) corresponds to what is known from the prior art.
  • the safety workbench has a housing (2) which surrounds a working interior (3).
  • By pushing down the front screen (5) located on the front of the housing work opening (6) can be reduced or completely closed.
  • the height of the working opening (6) thus results from the gap between the underside of the windshield (5) and the working space bottom plate of the housing (2).
  • the safety workbench (1) there are two blowers, namely an exhaust fan (7), which conveys a certain proportion by volume of the air (8) conveyed inside the safety workbench (1) as exhaust air flow (18) out of the safety workbench.
  • the discharged exhaust air (18) is replaced by outside air (19), which flows through the working opening (6) in the working space (3) of the safety workbench (1).
  • the air flow (8) through a circulating air blower (16) is conveyed through an opening (20) in the worktop (21) and through channels located in an area below the worktop (21) and behind the Working interior (3) limiting rear wall (22), transported air via a filter (23) from top to bottom in the direction of the worktop (21) leads out.
  • the calibration procedure is shown here only for the exhaust fan (7).
  • the calibration procedure is performed by the device control unit (9), which may be a control unit already present in a safety cabinet.
  • a query is started in a processor, not shown, of the device control unit (9), in which it is checked whether a calibration procedure has already been carried out for the safety workbench.
  • the answer to this query is coded in a software switch that is factory set to 0, which says that in this case no calibration has taken place yet.
  • the calibration routine is started by the device control unit (9).
  • the fan is started by means (10) integrated in the appliance control unit (9) for controlling the blower (7) and caused to run with a blower power preset for the normal operation of the safety workbench.
  • the normal blower output is set to 70% of the maximum possible blower output. After a predetermined period of time since starting the fan (7) elapsed is, is determined by means of the measuring means (13), with which flow rate the fan (7) promotes air through the interior of the safety cabinet.
  • the flow rate of the amount of air delivered by the blower (7) is determined in such a way that a pressure difference is measured, which builds up on the blower (7).
  • a pressure cell (14) and (15) are arranged.
  • Pressure cell (14) measures the pressure upstream of the blower (7)
  • pressure box (15) measures the pressure downstream of the blower.
  • Both pressure cans are arranged at a short distance from the blower (7).
  • the determined pressure values are transmitted from the pressure cans (14) and (15) to an evaluation unit (12), which is arranged in the device control unit (9). In the evaluation unit (12), a pressure difference is calculated from the transmitted values, which is output to the memory unit (11) and stored there.
  • the means (10) for controlling the fan (7) controls it so that the fan (7) runs at a power which corresponds to the predetermined lower limit of the fan power, i. H. the lower alarm limit, corresponds.
  • the lower alarm limit may be set, for example, to a blower output of 60% of the maximum possible blower output.
  • the fan power at the lower alarm limit is therefore 10% lower than during normal operation of the fan.
  • an upper limit value corresponding to an upper alarm limit for the blower output is also stored for the blower (7), then this upper alarm limit is approached with the blower.
  • the maximum allowable power of the blower may be set at 80% of the maximum blower output.
  • the maximum permissible blower output is therefore 10% more than the normal output of the blower.
  • the means (10) for controlling the upper alarm limit correction fan (7) now controls the blower (7) to operate at 80% of its maximum power. After a predetermined period of time pressure values are again measured with the pressure cans (14) and (15), these are subtracted from one another in the evaluation unit (12) in order to increase the pressure difference across the blower (7) result, and the calculated value is stored as an upper alarm limit in the memory unit (11).
  • a safety monitoring system (17) is integrated in the device control unit (9).
  • flow rate measurements are taken continuously or at fixed intervals. This happens here, as already during the calibration procedure, by determining pressure difference values for the blowers (7) and (16).
  • the pressure difference data currently determined during operation are now compared with the values corrected by the calibration procedure. If a measured value determined for one of the blowers deviates from the permissible range defined by the corresponding alarm limits, an optical or acoustic alarm is triggered by the safety monitoring system (17).
  • the alarm device (24) emits an alarm signal.
  • the means (10) for controlling the fan (7), the memory unit (11), the evaluation unit (12) and the safety monitoring system (17) are all integrated in the device control unit (9).
  • the individual components can also be installed separately from one another in the safety workbench (1). It is also possible for different control, evaluation or storage functions to be taken over by one and the same device, although separate components for this purpose are shown here.
  • the resources required are in conventional systems of safety cabinets already existing, so that no additional components are needed, but they need only receive additional functionality.
  • control unit can be performed.
  • the first steps of the calibration procedure are identical to the previous procedure.
  • the calibration procedures are the same. From the measuring process at normal fan power so a pressure difference is obtained, which corresponds to a flow velocity at the site of the safety cabinet.
  • This pressure difference value is now compared in the evaluation unit (12) with a stored in the memory unit (11) pressure difference value for the fan at normal power, which corresponds to the fan power at the production of the safety cabinet.
  • the pressure difference for the blower (7) at the manufacturing site of the safety cabinet was 50 Pa.
  • the pressure difference for the blower during normal operation measured at the work site of the safety workbench during the calibration process is, for example, 40 Pa.
  • This value is stored in the memory unit (11).
  • pressure difference values for the fan (7) are stored, which were determined at the production site for the fan (7) at the upper and lower alarm limits. For example, for the fan (7) at reduced power, which corresponds to the lower alarm limit, a pressure difference of 35 Pa was determined. From this value, the determined difference value of 10 Pa is subtracted. This results in a corrected pressure difference value for the lower alarm limit of the blower (7) at the current location of 25 Pa.
  • This ascertained corrected pressure difference value for the lower alarm limit is stored in the memory unit (11) and used as a new lower alarm limit during the safety monitoring by the safety monitoring unit (17) during the normal operation of the safety workbench.
  • the same procedure is used for the upper alarm limit.
  • the pressure difference value stored at the factory for the upper alarm limit is thus corrected downward by 10 Pa, stored and used as a new limit value (upper alarm limit) in the safety monitoring of the safety workbench during normal operation.
  • the upper and lower alarm limits are therefore no longer actively approached and measured again, but only one measurement is carried out at normal fan power and, based on the determined deviation, a correction of the upper and lower alarm limits.
  • the completion of the calibration procedure again corresponds to the method described above.
  • the described calibration method can not only be started automatically when the safety workbench is first put into operation. It is also possible and useful to re-calibrate the alarm limits if repair work has been performed on the safety cabinet. This applies in particular to repair work which can influence the flow velocity within the safety workbench. By way of example, the replacement of filters, the replacement or the repair of blowers can be mentioned here.
  • the switch set in the software which is set to 1 after initial operation of the safety cabinet and initial calibration, is reset to 0 so that the calibration routine can start.
  • the calibration routine does not start automatically, but always has to be started manually. If required, authorizations can be assigned for this, so that only authorized persons can carry out a calibration.

Landscapes

  • Ventilation (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitswerkbank (1), in der zum Zweck des Kalibrierens der Sicherheitswerkbank vor Aufnahme des regulären Betriebs eine Gerätesteuereinheit (9) ausgebildet ist, ein Messmittel zu veranlassen, einen Ist-Messwert zu ermitteln, der für eine bei normaler Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, eine Auswertungseinheit ausgebildet ist, den Ist-Messwert mit einem Anfangs-Sollwert zu vergleichen und im Falle einer festgestellten Abweichung einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechend der Abweichung zu korrigieren, oder ein Mittel zum Steuern des Gebläses ausgebildet ist, das Gebläse (7) bei einer einem abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechenden Gebläseleistung zu betreiben, eine Gerätesteuereinheit ausgebildet ist, das Messmittel zu veranlassen, einen Ist-Grenzmesswert zu ermitteln, der für die bei der eingestellten Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, und eine Speichereinheit (12) ausgebildet ist, den Ist-Grenzmesswert als korrigierten Grenzwert abzuspeichern. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechendes Kalibrierungsverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sicherheitswerkbank gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur automatischen Kalibrierung einer derartigen Sicherheitswerkbank. Sicherheitswerkbänke und insbesondere solche zur Bearbeitung mikrobiologischer Proben, wie sie beispielsweise in der DE 44 41 784 C2 beschrieben sind, schützen vor Kontamination durch Bioaerosole, die bei mikrobiologischen Arbeiten auftreten und freigesetzt werden. Innerhalb der Sicherheitswerkbänke wird der kontaminierte Luftstrom mit Hilfe wenigstens eines Gebläses als gerichteter Luftstrom fortgeführt und über Filter geleitet, welche die Verunreinigungen aus dem Luftstrom zurückhalten.
  • Sicherheitswerkbänke unterscheiden sich in ihrem Sicherheitsvorkehrungen und werden entsprechend den unterschiedlichen internationalen Normen gebaut, geprüft und zugelassen. Unter anderem bieten Sicherheitswerkbänke Personenschutz oder Personen- und Produktschutz.
  • Bei Sicherheitswerkbänken, die nur Personenschutz bieten, spricht man von Sicherheitswerkbänken der Klasse I, wobei der Personenschutz durch das Ansaugen von Außenluft durch die Arbeitsöffnung in den Arbeitsraum der Sicherheitswerkbank erreicht wird. Solange dieser Außenluftstrom nicht behindert und ausreichend Luft angesaugt wird, können Partikel und Aerosole nicht aus dem Innenraum der Sicherheitswerkbank nach außen gelangen. Die angesaugte Außenluft bildet also einen durch die Arbeitsöffnung strömenden Luftvorhang, der die an der Sicherheitswerkbank arbeitende Person bzw. die Umwelt vor Kontamination durch die Partikel schützt.
  • Ein ausreichender Personenschutz ist Voraussetzung für den Betrieb von Sicherheitswerkbänken. Diese auch als Rückhaltevermögen bezeichnete Eigenschaft einer Sicherheitswerkbank wird zum Beispiel durch eine genau festgelegte Lufteintrittsgeschwindigkeit in die Arbeitsöffnung definiert. Sie ist direkt proportional zum Abluftstrom, so dass Veränderungen des Abluftstroms einen direkten Einfluss auf den Personenschutz und auf die Sicherheit des Anwenders haben.
  • Sicherheitswerkbänke der Klasse II bieten zusätzlich zum Personenschutz auch den Arbeitsgegenständen in der Werkbank Schutz vor Kontamination von außen oder vor Kontamination durch andere in der Werkbank befindliche Proben (so genannte Kreuzkontamination). Der Schutz vor dieser Art von Verunreinigungen wird als Produktschutz bezeichnet. Der Produktschutz ergibt sich daraus, dass ein Teil des in der Werkbank angesaugten Luftstroms nach dem Filtern wieder dem Innenraum als Umluftstrom zugeführt wird. Üblicherweise wird dieser Umluftstrom in einer vertikalen Fallströmung von oben nach unten in den Arbeitsraum der Werkbank gerichtet. Dieser auch als "Downflow" bezeichnete Umluftstrom umspült die auf der Arbeitsplatte befindlichen Gegenstände und verhindert, dass verunreinigte Luft von außen oder von anderen Proben in Kontakt mit diesen Gegenständen kommt. Der Umluftstrom trifft wiederum im Bereich der Ansaugöffnung, die sich meist an der Vorderkante der Arbeitsplatte befinden, auf den in den Innenraum strömenden Außenluftstrom, so dass keine Partikel nach außen dringen können. Der Produktschutz, einschließlich des Schutzes vor Kreuzkontamination, wird also maßgeblich durch das Verhältnis zwischen Downflow und Lufteintrittsgeschwindigkeit des Außenluftstroms erzielt.
  • Um diese Luftströme zu erzeugen, weist eine normale Sicherheitswerkbank der Klasse II mindestens ein Gebläse auf. Häufig sind gesonderte Gebläse für den Umluft- und den Abluftstrom vorhanden, die nachfolgend als Umluft- bzw. Abluftgebläse bezeichnet werden. Die aus dem Arbeitsinnenraum ansaugte Luft wird über Filter, beispielsweise einen Umluftfilter und einen Abluftfilter, geführt. Bei diesen Filtern handelt es sich um Hochleistungs-Schwebstofffilter, zum Beispiel HOSCH- oder HEPA-Filter, welche in der Lage sind, die betreffenden Mikroorganismen aus dem Luftstrom herauszufiltern.
  • Der ausreichenden Funktion der Gebläse kommt für die Sicherheit der Sicherheitswerkbank also eine erhebliche Bedeutung zu. Die Funktion der Gebläse wird daher üblicherweise während des Betriebs der Sicherheitswerkbank automatisch überwacht, um Fehlfunktionen oder gar Ausfälle rechtzeitig zu erkennen. Bei der Überwachung wird in der Regel das vom Gebläse geförderte Volumen (die Luftmenge) pro Zeiteinheit bzw. die Strömungsgeschwindigkeit direkt oder indirekt gemessen. Eine Möglichkeit hierfür besteht in der Verwendung eines kalibrierten Anemometers. Es ist aber auch möglich, anstelle der Strömungsgeschwindigkeit selbst einen für diese repräsentativen Wert zu bestimmen. Dies kann beispielsweise die Druckdifferenz sein, die zwischen der Einsaugseite des Gebläses und dessen Auslassseite besteht. Zur Messung können zwei Druckdosen oder ähnliches dienen, von denen eine vor und eine hinter dem Gebläse angeordnet wird. Für die gewählte Messgröße wird für jedes der Gebläse ein Sollwert in einer Steuer- und/oder Regelvorrichtung der Sicherheitswerkbank hinterlegt. Dieser Sollwert wird vom Hersteller der Sicherheitswerkbank fest vorgegeben. Er dient während des Betriebs der Sicherheitswerkbank als Vergleichswert für den sicheren Betrieb des Gebläses. Zudem werden werksseitig Abweichungsmargen von diesem Sollwert festgelegt und ebenfalls abgespeichert. Innerhalb dieser Margen wird von einem sicheren Betrieb des Gebläses ausgegangen. Außerhalb des Bereichs kann jedoch ein ausreichender Personen- und/oder Produktschutz nicht mehr gewährleistet werden. Bei Abweichungen aus diesem Bereich wird daher üblicherweise ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst, der den Benutzer auf den unsicheren Betrieb der Sicherheitswerkbank hinweisen soll. Häufig werden die Abweichungsmargen daher auch als Alarmgrenzen bezeichnet. Die Alarmgrenzen sind für einige Staaten durch gesetzliche Vorschriften festgelegt. Beispiele für Sicherheitswerkbänke mit einem Sicherheitsüberwachungssystem, das während des Arbeitsbetriebs die Betriebsparameter der Sicherheitswerkbank überwacht, sind in der EP 1609541 A2 und EP 1356873 A2 der Anmelderin beschrieben.
  • Sollwerte für die Gebläse und Alarmgrenzen werden vom Hersteller der Sicherheitswerkbank im Werk entweder für jede Werkbank oder stellvertretend an einer oder mehreren Sicherheitswerkbänken repräsentativ für einen bestimmten Typ von Werkbank eingemessen und in jeder Sicherheitswerkbank abgespeichert. Nachteilig an diesem Vorgehen ist jedoch, dass der Ort, an welchem die Sollwerte für die Gebläse und die Alarmgrenzen bestimmt und in der Sicherheitswerkbank abgespeichert werden, nicht mit dem Ort übereinstimmen, an welchem die Sicherheitswerkbank in Betrieb genommen und weiter betrieben werden soll. Abhängig von dem an dem jeweiligen Aufstellungsort herrschenden barometrischen Druck würden sich deshalb bei erneutem Einmessen der Sollwerte und der Alarmgrenzen andere Werte ergeben, als sie werksseitig in der Sicherheitswerkbank abgespeichert wurden. Unterschiedliche Druckbedingungen können sich auch abhängig davon ergeben, ob die Sicherheitswerkbank an ein Gebäudeabluftsystem angeschlossen wird oder nicht. Zudem können die Messvorrichtungen wie beispielsweise Messsensoren, die zur Ermittlung von Messwerten zur Überwachung der Funktion der Sicherheitswerkbank verwendet werden, durch mechanische Beanspruchung während des Transports oder aus sonstigen Gründen ein anderes Messverhalten zeigen als während der werksseitig durchgeführten Messungen. Diese Faktoren führen üblicherweise dazu, dass die werksseitig ermittelten Messwerte mit den Messwerten am Betriebsort der Sicherheitswerkbank nicht mehr übereinstimmen. Als Folge davon sind auch die werksseitig gesetzten Alarmgrenzen gegenüber den tatsächlich gewünschten Grenzwerten verschoben, so dass ein Alarm wegen eines unsicheren Betriebs der Sicherheitswerkbank entweder zu früh oder zu spät ausgelöst wird.
  • Um diese Fehlalarme zu verhindern, werden Sicherheitswerkbänke oft nach deren Aufstellung am gewünschten Arbeitsort von einem Servicefachmann neu justiert, und die werksseitig hinterlegten Sollwerte und Alarmgrenzen werden von Hand erneut eingestellt. Dieses Vorgehen ist jedoch aufwendig, zeitintensiv und teuer. In einigen Ländern ist das Aufstellen und Inbetriebnehmen einer Sicherheitswerkbank durch einen Servicefachmann vorgeschrieben. Dies ist jedoch nicht überall so, und häufig werden Sicherheitswerkbänke ohne weitere Maßnahmen und Nachjustierungen durch einen Servicefachmann in Betrieb genommen. Wenn dann jedoch die Sicherheitswerkbank außerhalb der festgelegten Sollwerte und definierten Alarmgrenzen betrieben wird, stellt dies ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, eine Sicherheitswerkbank anzugeben, welche unabhängig von ihrem Aufstellungsort zuverlässig innerhalb korrekt justierter Parameterbereiche arbeitet und in welcher eine korrekte Inbetriebnahme einfach und kostengünstig auch ohne Zuhilfenahme von Servicepersonal sichergestellt ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Sicherheitswerkbank gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren zur Kalibrierung einer Sicherheitswerkbank gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungsformen und Verfahrensvarianten sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung also eine Sicherheitswerkbank, die in ihrem Grundaufbau grundsätzlich einer herkömmlichen Sicherheitswerkbank entsprechen kann. Die Sicherheitswerkbank weist einen von einem Gehäuse umgebenen Arbeitsraum mit einer in der Gehäusefrontseite befindlichen und mit einer verstellbaren Frontscheibe verschließbaren Arbeitsöffnung auf. Zum Fördern eines Luftstroms in der Sicherheitswerkbank, um den nötigen Personen- und/oder Produktschutz sicherzustellen, ist mindestens ein Gebläse vorhanden. Außerdem besitzt die Sicherheitswerkbank eine Gerätesteuereinheit, die ein Mittel zum Steuern des mindestens einen Gebläses umfasst. In der Sicherheitswerkbank sind zudem eine Auswertungseinheit und ein Messmittel zur Ermittlung eines Messwertes vorhanden, der für die von dem Gebläse erzielte Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms repräsentativ ist. Um eine hinreichende Luftströmung zu gewährleisten, ist das Gebläse werksseitig so eingestellt, dass bei normalem Betrieb des Gebläses eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit der von dem Gebläse geförderten Luftmenge erreicht wird. Dieser vorgegebenen normalen Gebläseleistung entspricht ein Anfangs-Sollwert, der für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist. Konkret handelt es sich bei diesem Anfangs-Sollwert also um einen werksseitig vorgegebenen Wert, der unter Berücksichtigung der zu erreichenden Personen- und/oder Produktsicherheit festgelegt wurde.
  • Dieser Anfangs-Sollwert, der beispielsweise in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank abgespeichert sein kann, muss nicht unbedingt die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar angeben, sondern es kann auch irgendein anderer Wert sein, der für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist. Bei diesem Wert kann es sich beispielsweise um eine Druckdifferenz handeln, die dadurch bestimmt wird, dass der Druck auf der Einlassseite des Gebläses sowie der Druck auf der Auslassseite des Gebläses gemessen wird. Die aus der Differenz beider Werte errechnete Druckdifferenz kann, falls gewünscht, in die Strömungsgeschwindigkeit umgerechnet werden. Die entsprechenden Drücke vor und nach dem Gebläse können beispielsweise mit Hilfe von Druckdosen gemessen werden. Wird die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar gemessen, kann hierfür als Messmittel ein Anemometer verwendet werden. Es muss sich bei dem Anfangs-Sollwert auch nicht zwingend um eine mit dem Messmittel unmittelbar messbare Größe handeln. Beispielsweise kann der Anfangs-Sollwert auch in Form einer bestimmten Gebläseleistung vorgegeben sein - zum Beispiel einer bestimmten Drehzahl oder einem bestimmten Stromverbrauch - die jedoch wiederum in einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der vom Gebläse geförderten Luftströmung resultieren. Üblich ist zum Beispiel, die normale Gebläseleistung als Bruchteil der maximal möglichen Gebläseleistung festzulegen. In jedem Fall bezieht sich der Anfangs-Sollwert jedoch auf einen herstellerseitig für den Normalbetrieb des Gebläses vorgegebenen Wert, der einen optimalen Betrieb der Sicherheitswerkbank unter Einhaltung des Personen- und/oder Produktschutzes abbilden soll, jedoch die Umgebungsbedingungen am Arbeitsort der Sicherheitswerkbank noch nicht berücksichtigt.
  • Zusätzlich zu dem Anfangs-Sollwert ist in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank noch mindestens ein Grenzwert hinterlegt, der um ein vorgegebenes Maß von dem Sollwert abweicht. Diese zulässige Abweichung entspricht zwar nicht mehr einem optimalen Betrieb der Sicherheitswerkbank und einer optimalen Leistung des Gebläses, definiert aber einen immer noch zulässigen Arbeitsbereich, bei dem noch für einen ausreichenden Personen- und/oder Produktschutz gesorgt ist. Dieser Grenzwert entspricht zum Beispiel einer eingangs beschriebenen Alarmgrenze. Beispielsweise kann sich durch einen Verschleiß des Gebläses dessen Förderleistung im Lauf der Betriebszeit vermindern. Die dadurch bedingte verminderte Fördermenge pro Zeit und die entsprechend reduzierte Strömungsgeschwindigkeit müssen noch nicht dazu führen, dass ein Benutzer nicht mehr ausreichend vor Kontamination geschützt ist oder es zu Kreuzkontamination innerhalb des Arbeitsraumes kommt. Ein weiterer Faktor der sich auf die Fördermenge des Gebläses und die Strömungsgeschwindigkeit nachteilig auswirken kann, ist beispielsweise die zunehmende Verstopfung der Filter durch auf diesen abgelagerte Partikel. Auch dies führt jedoch erst im Lauf der Zeit dazu, dass der Schutz von Benutzer und Produkten vor Kontamination nicht mehr gewährleistet ist.
  • Um diesen Faktoren Rechnung zu tragen, sind herstellerseitig Abweichungen von dem Anfangs-Sollwert für eine optimale Gebläseleistung bzw. Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen. Hierfür ist wenigstens ein Grenzwert in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank abgespeichert. Dabei kann es sich lediglich um einen einzigen Grenzwert für einen bestimmten Anfangs-Sollwert handeln, der beispielsweise eine bestimmte Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit zulässt. Üblicherweise werden jedoch pro Sollwert ein Grenzwert für eine Abweichung vom Sollwert nach oben und ein Grenzwert für eine Abweichung nach unten definiert, so dass um den Sollwert herum ein Abweichungsbereich festgelegt ist. Werden mehrere Gebläse pro Sicherheitswerkbank verwendet, gibt es üblicherweise jeweils einen Sollwert für jedes der Gebläse und entsprechend auch wenigstens einen Anfangs-Grenzwert für jeden Sollwert.
  • Die Anfangs-Grenzwerte, auch Alarmgrenzen genannt, können auch verschiedene Weise festgelegt sein. Beispielsweise kann es sich um auf die Gebläseleistung bezogene Werte handeln. Es ist ebenfalls möglich, die Alarmgrenzen unmittelbar als Strömungsgeschwindigkeiten festzulegen. Wie bereits mehrfach erwähnt, muss es sich dabei nicht um Werte der Strömungsgeschwindigkeiten an sich handeln, sondern es können auch Werte sein, die Aufschlüsse über eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit erlauben. Konkret kann es sich beispielsweise um eine über das entsprechende Gebläse ermittelte Druckdifferenz handeln. Bei der Festlegung der Anfangs-Grenzwerte für die noch zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten kann so vorgegangen werden, dass bereits beim Hersteller der Sicherheitswerkbank für festgelegte Gebläseleistungen Strömungsgeschwindigkeiten gemessen und die ermittelten Werte in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank abgespeichert werden. Messungen erfolgen zweckmäßig bei der normalen Betriebsleistung des Gebläses, einer reduzierten Betriebsleistung des Gebläses, die einer gerade noch zulässigen Gebläseleistung und damit einer unteren Alarmgrenze entspricht, sowie gegebenenfalls einer oberen Alarmgrenze, das heißt, einer für den sicheren Betrieb gerade noch zulässigen maximalen, über die normale Gebläseleistung hinausgehenden Gebläseleistung. Die für die jeweiligen Gebläseleistungen ermittelten Strömungsgeschwindigkeiten entsprechen damit der Strömungsgeschwindigkeit für den Normalbetrieb des Gebläses, der Strömungsgeschwindigkeit bei der unteren Alarmgrenze sowie der Strömungsgeschwindigkeit bei der oberen Alarmgrenze und zwar jeweils für die Umgebungsbedingungen am Messort, also üblicherweise im Werk des Herstellers.
  • Bei dem Anfangs-Grenzwert kann es sich um die gleiche Art von Werten handeln wie bei dem Anfangs-Sollwert. Es können also mit dem Messmittel der Sicherheitswerkbank unmittelbar messbare Werte sein wie eine Strömungsgeschwindigkeit oder Druckdifferenz, oder es kann sich um nicht unmittelbar mit dem Messmittel messbare Werte handeln wie die Gebläseleistung. Erneut handelt es sich bei dem mindestens einen Anfangs-Grenzwert um einen herstellerseitig vorgegebenen Wert, der für eine Strömungsgeschwindigkeit für einen vom Normalbetrieb des Gebläses abweichenden Betrieb repräsentativ ist, jedoch die Umgebungsbedingungen am Arbeitsort der Sicherheitswerkbank noch nicht berücksichtigt.
  • Bei den Messmitteln zur Bestimmung von Anfangs-Sollwert und Anfangs-Grenzwert(en), beispielsweise Anemometer oder Druckdosen, handelt es sich um grundsätzlich bekannte Vorrichtungen, die bereits bisher in Sicherheitswerkbänke eingebaut wurden. Diese Messmittel tragen in herkömmlichen Sicherheitswerkbänken üblicherweise dazu bei, den Betrieb der Gebläse während des herkömmlichen Betriebs der Sicherheitswerkbank zu überwachen. Eine entsprechende Sicherheitswerkbank ist beispielsweise in der EP 1609541 A2 der Anmelderin beschrieben. In der vorliegenden Erfindung dient das Messmittel jedoch dazu, die vorgegebenen Soll- und Grenzwerte unter Berücksichtigung der geänderten Umgebungsbedingungen automatisch neu zu justieren. Dies schließt allerdings nicht aus, dass die Messmittel während des regulären Betriebs der Sicherheitswerkbank nach Abschluss der Kalibrierung zusätzlich der Überwachung der Geräteparameter während des Betriebs dienen.
  • In welcher Weise die Kalibrierung durchgeführt wird, hängt maßgeblich davon ab, wie die Anfangs-Soll- und Grenzwerte vorgegeben sind. Handelt es sich um nicht unmittelbar mit dem Messmittel messbare Werte, die beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit über die Gebläseleistung definieren, wird zur Kalibrierung die Gebläseleistung eingestellt und für diese Gebläseleistung ein messbarer Wert gemessen und als korrigierter Wert, der nun die Umgebungsbedingungen des Arbeitsorts berücksichtigt, abgespeichert. Unmittelbar als messbare Werte hinterlegte Grenzwerte können auch rechnerisch korrigiert werden, ohne dass für jeden der hinterlegten Werte eine Messung am Arbeitsort erfolgen muss.
  • Entsprechend erfolgt in Variante A) die Kalibrierung, indem zunächst eine Korrektur des Anfangs-Sollwerts für das mindestens eine Gebläse der Sicherheitswerkbank erfolgt. Dazu steuert die Gerätesteuereinheit dieses Gebläses so an, dass es eine zeitlang bei normaler Leistung Luft durch die Sicherheitswerkbank fördert. Unter normaler Leistung des Gebläses soll hier diejenige Leistung verstanden werden, mit welcher das Gebläse bei Normalbetrieb der Sicherheitswerkbank arbeitet. Dies ist die Förderleistung des Gebläses, welche werksseitig vorgegeben ist und welche dem in der Speichereinheit hinterlegten Anfangs-Sollwert entspricht. Würde die Sicherheitswerkbank also unter exakt den gleichen Bedingungen betrieben wie bei Festlegung des Anfangs-Sollwertes, müsste sich auch am neuen Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank als vom Messmittel ermittelter Ist-Messwert der Anfangs-Sollwert einstellen.
  • Üblicherweise wird der von dem Messmittel während des Kalibrierungsvorgangs ermittelte Ist-Messwert jedoch von dem in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert abweichen. Dies kann, wie eingangs erwähnt, beispielsweise an einem gegenüber dem Herstellungsort der Sicherheitswerkbank geänderten barometrischen Druck liegen oder an einem geänderten Messverhalten des verwendeten Messmittels. Der tatsächlich vom Messmittel ermittelte Ist-Messwert bei normaler Leistung des Gebläses wird nun in der Auswertungseinheit der Sicherheitswerkbank mit dem in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert verglichen. Wird dabei eine Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert festgestellt, wird der auf den Anfangs-Sollwert bezogene und ebenfalls in der Speichereinheit abgespeicherte mindestens eine Anfangs-Grenzwert entsprechend der festgestellten Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert korrigiert. Der so erhaltene wenigstens eine korrigierte Grenzwert wird nun in der Speichereinheit abgespeichert.
  • Um einen Vergleich zwischen Anfangs-Sollwert und Ist-Messwert durchführen zu können, werden zweckmäßig gleichartige Werte verwendet. Beispielsweise werden also in beiden Fällen Druckdifferenzwerte verwendet. Theoretisch wäre es auch denkbar, nicht unmittelbar vergleichbare Werte zu verwenden und den einen Wert vor dem Vergleich auf die Einheit des anderen Wertes umzurechnen. Wegen des größeren Aufwands ist dies jedoch nicht bevorzugt. Auch der mindestens eine in der Speichereinheit hinterlegte Anfangs-Grenzwert ist zweckmäßig direkt mit Anfangs-Grenzwert und Ist-Messwert direkt vergleichbar, sodass eine Korrektur unmittelbar erfolgen kann.
  • Die Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert wird zweckmäßig als Differenz berechnet. Entsprechend wird der mindestens eine Anfangs-Grenzwert dann entweder um den selben Betrag herauf- oder heruntergesetzt. Liegt also beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit bei normaler Gebläseleistung am Betriebsort um den Wert x unterhalb des abgespeicherten Anfangs-Sollwerts für diesen Betriebszustand, wird vom Anfangs-Grenzwert der Wert x abgezogen. Der wenigstens eine korrigierte Grenzwert kann grundsätzlich in der Weise, wie er aus der Korrekturberechnung erhalten wurde, im an die Kalibrierung anschließenden regulären Betrieb der Sicherheitswerkbank weiter verwendet werden. Beispielsweise kann der korrigierte Grenzwert unmittelbar als Wert, der eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit repräsentiert, abgespeichert werden. Dies kann entweder unmittelbar ein Strömungsgeschwindigkeitswert sein oder ein mit diesem Wert korrelierender Wert wie beispielsweise die schon erwähnte Druckdifferenz über das Gebläse. Der so erhaltene korrigierte Grenzwert kann dann als solcher als eine der Alarmgrenzen dienen, bei deren Überschreitung ein sicherer Betrieb der Sicherheitswerkbank nicht mehr gewährleistet ist. Dieser korrigierte Grenzwert ersetzt dann also unmittelbar den in der Speichereinheit werksseitig abgespeicherten Grenzwert für die Festlegung einer Alarmgrenze.
  • Der mindestens eine Grenzwert kann in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank jedoch auch in einer Form abgespeichert sein, in der er nicht unmittelbar einer vom Messmittel messbaren Größe entspricht. Beispielsweise kann der mindestens eine Grenzwert als prozentuale Abweichung von der mit dem Anfangs-Sollwert korrelierenden normalen Gebläseleistung festgelegt sein. Konkret können beispielsweise Grenzwerte auf ± 20 % gegenüber der normalen Gebläseleistung als Alarmgrenzen in der Speichereinheit hinterlegt sein. Auch eine Angabe, die sich auf einen Bruchteil der maximal möglichen Gebläseleistung bezieht, ist möglich. Die Anfangs-Grenzwerte können dann beispielsweise bestimmten Gebläsedrehzahlen oder einem bestimmten Stromverbrauch des Gebläses entsprechen. Diese Anfangs-Grenzwerte liefern keine unmittelbar als Alarmgrenzen während des normalen Betriebs der Sicherheitswerkbank nachmessbare und kontrollierbare Grenzwerte. Entsprechend können sie auch nicht - wie in Variante A) - direkt korrigiert werden. Entsprechend wird daher in Variante B) ein dem Anfangs-Grenzwert entsprechender Ist-Grenzmesswert ermittelt, der für eine zum Messzeitpunkt vom Gebläse erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist und damit die Umgebungsbedingungen der Sicherheitswerkbank am Aufstellungsort berücksichtigt. Der Unterschied zur Variante A), bei der ein Ist-messwert für den Normalbetrieb des Gebläses ermittelt wird, wird also in B) ein Messwert ermittelt, der einer Gebläseleistung außerhalb des Normalbetriebs, nämlich an dem mindestens einen Anfangs-Grenzwert, entspricht. Man könnte deshalb Variante A) als "Normalbetriebskorrektur" und Variante B) als "Grenzbetriebskorrektur" bezeichnen.
  • Konkret wird in Variante B) also das Gebläse zunächst auf eine Leistung reduziert, die einer durch einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert festgelegten Gebläseleistung entspricht. Dies kann beispielsweise ein prozentualer Anteil der maximalen Gebläseleistung sein. Für diese reduzierte Gebläseleistung wird nun ein für die Strömungsgeschwindigkeit repräsentativer Wert bestimmt. Der so erhaltene Wert, sei es die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar oder ein für die Strömungsgeschwindigkeit repräsentativer anderer Messwert, wird in der Speichereinheit abgespeichert. Dieser korrigierte Grenzwert kann im normalen Betrieb der Sicherheitswerkbank als Vergleichswert dienen, mit dem die während des aktuellen Betriebs gemessene Strömungsgeschwindigkeit (oder erneut ein entsprechender Wert) verglichen wird. Weicht die tatsächlich gemessene Strömungsgeschwindigkeit über den für die Alarmgrenze festgelegten Strömungsgeschwindigkeitswert hinaus aus dem für den sicheren Betrieb festgelegten Bereich ab, wird beispielsweise ein Alarm ausgelöst.
  • In Variante B) ist es nicht unbedingt erforderlich eine "Normalbetriebskorrektur", also eine Korrektur des Anfangs-Sollwerts, durchzuführen, wenn die Alarmgrenzen durch einen oberen und einen unteren Grenzwert festgelegt sind und nicht durch einen Strömungsgeschwindigkeitswert bei normaler Gebläseleistung. Auch in einem solchen Fall ist es aber möglich und im Allgemeinen sinnvoll, eine Korrektur des Anfangs-Sollwertes vorzunehmen und für die normale Gebläseleistung einen Ist-Messwert zu bestimmen, wie dies in Schritt A1) beschrieben wurde.
  • Durch das beschriebene Vorgehen ist nun in der Speichereinheit der Sicherheitswerkbank für ein Gebläse wenigstens ein korrigierter Grenzwert hinterlegt, der den geänderten Umgebungsbedingungen der Sicherheitswerkbank Rechnung trägt. Sind für einen in der Speichereinheit abgespeicherten Anfangs-Sollwert mehrere Anfangs-Grenzwerte definiert, erfolgt eine Korrektur der hinterlegten Anfangs-Grenzwerte für alle diese Werte.
  • Weist die Sicherheitswerkbank mehr als ein Gebläse auf, werden die oben beschriebenen Schritte für jedes der Gebläse gesondert und nacheinander ausgeführt, bis für jedes der Gebläse korrigierte Werte vorliegen. Bei den verschiedenen Gebläsen kann es sich beispielsweise um ein Abluftgebläse und ein Umluftgebläse handeln, wie sie auch bislang in Sicherheitswerkbänken des Standes der Technik verwendet wurden. Das Abluftgebläse befördert einen Teil des Luftstroms aus der Sicherheitswerkbank heraus und führt ihn, nachdem er einen Filter durchlaufen hat, der Außenluft wieder zu. Da das Abluftvolumen proportional zum angesaugten Volumen ist, bestimmt das Abluftgebläse auch die Luftströmung, die durch die Arbeitsöffnung in die Sicherheitswerkbank hinein gelangt. Das Abluftgebläse ist damit hauptsächlich für den Personenschutz und den Schutz der Umgebung der Sicherheitswerkbank vor Kontamination verantwortlich. Mit dem Umluftgebläse wird innerhalb der Werkbank ein Luftstrom von oben nach unten in den Arbeitsraum geführt. Dieser so genannte Downflow umspült die auf der Arbeitsplatte befindlichen Gegenstände und dient damit hauptsächlich dem Produktschutz und der Verhinderung von Kreuzkontaminationen. Üblicherweise werden etwa 70 % des aus dem Arbeitsinnenraum angesaugten Gesamtluftstroms als Umluftstrom wieder in den Arbeitsinnenraum geführt, während die restlichen etwa 30 % als Abluftstrom an die Raumluft bzw. an aus dem Raum herausführende Abluftsysteme abgegeben werden. Entsprechend der unterschiedlichen Funktion der Gebläse können sowohl unterschiedliche Gebläseleistungen für den Normalbetrieb und entsprechend unterschiedliche Anfangs-Sollwerte vorgegeben werden als auch unterschiedliche Alarmgrenzen. Beispielsweise können die Alarmgrenzen für das Abluftgebläse enger gezogen sein als diejenigen für das Umluftgebläse, da dem Schutz des Benutzers und der Umgebung der Sicherheitswerkbank grundsätzlich eine höhere Priorität zukommt als dem Schutz der Produkte innerhalb der Sicherheitswerkbank. Beispielsweise können für das Umluftgebläse Abweichungen von ± 20 % der Gebläseleistung im Normalbetrieb vorgesehen sein, während für das Abluftgebläse nur Abweichungsgrenzen von ± 10 % zugelassen sind. Häufig ist für das Abluftgebläse auch nur eine untere Alarmgrenze für eine verringerte Gebläseleistung vorgesehen, während höhere Leistungen als unschädlich angesehen werden. In einigen Ländern sind die Alarmgrenzen auch gesetzlich vorgeschrieben und werden dann entsprechend diesen Vorgaben eingestellt.
  • Die erfindungsgemäße Kalibrierroutine wird zweckmäßig ausgeführt, bevor die Sicherheitswerkbank das erste Mal an einem neuen Aufstellungsort in Betrieb genommen wird. Das Kalibrierungsverfahren kann zum Beispiel von Hand gestartet werden. Vorzugsweise wird das Verfahren aber automatisch gestartet, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die Sicherheitswerkbank ohne Servicepersonal in Betrieb genommen wird. Zweckmäßig wird dafür vor Beginn des Kalibrierungsverfahrens eine Abfrage durchlaufen, die in der Software der Gerätesteuereinheit hinterlegt ist. Die Abfrage überprüft, ob für die Sicherheitswerkbank bereits ein Kalibrierungsverfahren durchgeführt wurde. Hierfür ist in der Software werksseitig eine Information abgespeichert, ob dies der Fall ist oder nicht. Beispielsweise ist in der Software ein Schalter vorhanden, der werksseitig auf 0 gestellt ist. 0 bedeutet dabei, dass bisher noch keine Kalibrierung durchgeführt wurde. Sobald die Sicherheitswerkbank das erste Mal mit Spannung versorgt wird, startet die Gerätesteuereinheit das Abfrageprogramm, das wiederum den Kalibrierungsvorgang startet, wenn festgestellt wurde, dass der Schalter in der Software auf 0 steht. Nach Durchlaufen des Kalibrierungsverfahrens wird der Schalter in der Software dann auf 1 gestellt, so dass beim nächsten Anschalten der Sicherheitswerkbank keine Kalibrierung mehr durchgeführt wird.
  • Zusätzlich zu der Kalibrierung bei der ersten Inbetriebnahme der Sicherheitswerkbank kann es sinnvoll sein, den Kalibrierungsvorgang auch nach längerer Betriebszeit der Sicherheitswerkbank erneut durchzuführen. Sinnvoll ist beispielsweise eine erneute Kalibrierung der Gebläse nach einem Filterwechsel oder nach sonstigen die Gebläseleistung oder die Strömungsgeschwindigkeit beeinflussenden Reparaturen. Um eine erneute Kalibrierung zu starten, kann der Schalter in der Software der Sicherheitswerkbank von einem Servicefachmann von 1 auf 0 zurückgestellt werden. Beim erneuten Anschalten der Sicherheitswerkbank läuft dann, nachdem die Abfrage in der Software ergeben hat, dass eine Kalibrierung gestartet werden soll, dass Kalibrierungsverfahren erneut an.
  • Um fehlerhafte Kalibrierungen zu vermeiden, ist es bevorzugt, vor dem Festlegen korrigierter Grenzwerte zu überprüfen, ob das zu kalibrierende Gebläse überhaupt mit einer akzeptablen Leistung arbeitet oder sonstige Fehler in der Sicherheitswerkbank vorliegen. Das Gebläse könnte beispielsweise während des Transports beschädigt worden sein und nur noch eine unzureichende Förderleistung aufweisen. Um dies auszuschließen, kann beispielsweise vor Beginn der Kalibrierung überprüft werden, ob die Gebläseleistung in Ordnung ist. Konkret wird beispielsweise überprüft, ob der Stromverbrauch und/oder die Drehzahl des Gebläses in einem vorgegebenen Sollwertebereich liegen. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann überprüft werden, ob die zu Beginn des Kalibrierungsvorgangs gemessene Strömungsgeschwindigkeit, welche das Gebläse erzielt, um mehr als einen zuvor definierten und in der Speichereinheit hinterlegten Abweichungsbereich von dem werksseitig hinterlegten und abgespeicherten Anfangs-Sollwert abweicht. Derartige nicht akzeptable Abweichungen können nicht nur durch eine Beschädigung des Gebläses hervorgerufen sein, sondern beispielsweise auch darauf beruhen, dass Transportabdeckungen vor Filtereinheiten, Lüftungsöffnungen oder ähnlichem in der Sicherheitswerkbank vor Inbetriebnahme nicht entfernt wurden und so die Luftströmung innerhalb der Sicherheitswerkbank behindern. Um zu verhindern, dass in einem solchen fehlerhaften Zustand der Sicherheitswerkbank eine Kalibrierung durchgeführt wird, erfolgt zweckmäßig die Vorabkontrolle der Gebläseleistung und der erzielten Strömungsgeschwindigkeit. Wird eine nicht akzeptable Abweichung von den vorgegebenen Werten festgestellt, kann entweder der Kalibrierungsvorgang sofort abgebrochen werden, oder der Kalibrierungsvorgang wird wenigstens ein weiteres Mal erneut gestartet, um zu überprüfen, ob der Grund für den Fehler inzwischen behoben wurde. Ist dies auch nach einer definierten Anzahl neuer Versuche nicht der Fall, wird der Kalibrierungsvorgang abgebrochen. Nach Abbruch der Kalibrierroutine kann eine entsprechende Fehlermeldung, beispielsweise auf einem Display der Sicherheitswerkbank, ausgegeben werden.
  • Nach erfolgter Kalibrierung ist sichergestellt, dass die Sicherheitswerkbank auch an ihrem neuen Arbeitsort unter Zugrundelegung von auf den Arbeitsort exakt abgestimmten Geräteparametern und Alarmgrenzen arbeitet. Unbeabsichtigte Fehlalarme aufgrund falsch definierter Alarmgrenzen können so verhindert werden. Außerdem kann beim Inbetriebnehmen der Sicherheitswerkbank auf einen Servicefachmann verzichtet werden. Ist doch ein Servicefachmann bei der Inbetriebnahme anwesend, wird seine Arbeit entsprechend erleichtert und der Zeitaufwand erheblich reduziert. Je nachdem, in welcher Weise die Kalibrierung ausgeführt wird, kann auch werksseitig Arbeit eingespart werden, da nicht mehr sämtliche Parameterwerte bereits werksseitig eingemessen und abgespeichert werden müssen. Beispielsweise können die den Alarmgrenzen entsprechenden Strömungsgeschwindigkeiten auch erstmalig beim Benutzer der Sicherheitswerkbank am Arbeitsort vermessen werden.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen sind lediglich schematisch und dienen nur der Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf dieses Beispiel beschränkt wäre. In den Zeichnungen zeigen schematisch:
    • Figur 1:
    eine erfindungsgemäße Sicherheitswerkbank in perspektivischer Ansicht;
    Figur 2:
    einen Querschnitt der in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank und
    Figur 3:
    ein Schaltbild der Gerätesteuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank zur Durchführung eines Kalibrierungsverfahrens.
  • Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Sicherheitswerkbank (1), die beispielsweise zur Bearbeitung mikrobiologischer Kulturen eingesetzt werden kann. In ihrem Grundaufbau entspricht die Sicherheitswerkbank (1) dem, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Sicherheitswerkbank weist ein Gehäuse (2) auf, welches einen Arbeitsinnenraum (3) umgibt. An der Gehäusefrontseite (4) ist eine verstellbare Frontscheibe (5) angeordnet, die so gelagert ist, dass sie im Wesentlichen parallel zur Gehäusefrontseite hoch und herunter verschoben werden kann. Durch Herunterschieben der Frontscheibe (5) kann die auf der Gehäusefrontseite befindliche Arbeitsöffnung (6) verkleinert oder ganz verschlossen werden. Die Höhe der Arbeitsöffnung (6) ergibt sich also aus dem Spalt zwischen der Unterseite der Frontscheibe (5) und der Arbeitsraum-Bodenplatte des Gehäuses (2).
  • In der Sicherheitswerkbank (1) sind zwei Gebläse vorhanden, nämlich ein Abluftgebläse (7), welches einen bestimmten Volumenanteil der im Inneren der Sicherheitswerkbank (1) geförderten Luft (8) als Abluftstrom (18) aus der Sicherheitswerkbank herausfördert. Die abgeführte Abluft (18) wird durch Außenluft (19) ersetzt, die durch die Arbeitsöffnung (6) in den Arbeitsinnenraum (3) der Sicherheitswerkbank (1) einströmt.
  • Im Inneren der Sicherheitswerkbank wird die Luftströmung (8) durch ein Umluftgebläse (16) gefördert, welches durch eine Öffnung (20) in der Arbeitsplatte (21) und durch Kanäle, die sich in einem Bereich unterhalb der Arbeitsplatte (21) und hinter der den Arbeitsinnenraum (3) begrenzenden Rückwand (22) befinden, transportierte Luft über einen Filter (23) von oben nach unten in Richtung auf die Arbeitsplatte (21) hin leitet.
  • Damit ein ausreichender Personen- und/oder Produktschutz in der Sicherheitswerkbank gewährleistet ist, müssen Umluft und Abluft von den entsprechenden Gebläsen mit der vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit durch die Sicherheitswerkbank befördert werden. Da die Strömungsgeschwindigkeiten der Umluft und Abluft auch von den Umgebungsbedingungen wie beispielsweise dem Luftdruck abhängen, muss sichergestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeiten unabhängig vom Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank (1) in den vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichen liegen. Entsprechend müssen diese Grenzwerte am Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank neu eingestellt werden. In der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank geschieht dies mit einem automatischen Kalibrierverfahren. Der Ablauf soll nachfolgend beispielhaft anhand von Figur 3 näher erläutert werden.
  • Das Kalibrierverfahren ist hier nur für das Abluftgebläse (7) dargestellt. Für das Umluftgebläse (16) kann ein entsprechender Kalibriervorgang vor dem Kalibriervorgang für das Abluftgebläse (7) oder anschließend an diesen erfolgen. Beschrieben wird hier der Vorgang der ersten Kalibrierung nach dem Aufstellen der Sicherheitswerkbank an ihrem neuen Arbeitsort. Das Kalibrierungsverfahren wird von der Gerätesteuereinheit (9) ausgeführt, bei der es sich um eine bereits üblicherweise in einer Sicherheitswerkbank vorhandene Steuereinheit handeln kann.
  • Sobald die Sicherheitswerkbank (1) an das lokale Stromnetz angeschlossen und erstmalig mit Spannung beaufschlagt wird, startet in einem nicht näher dargestellten Prozessor der Gerätesteuereinheit (9) eine Abfrage, in der überprüft wird, ob für die Sicherheitswerkbank bereits ein Kalibrierungsverfahren durchgeführt wurde. Die Antwort auf diese Abfrage ist in einem Softwareschalter kodiert, der werksseitig auf 0 gestellt ist, was besagt, dass in diesem Fall noch keine Kalibrierung stattgefunden hat. Aufgrund der erhaltenen Antwort wird von der Gerätesteuereinheit (9) die Kalibrierroutine gestartet. Dabei wird in einem ersten Schritt durch ein in die Gerätesteuereinheit (9) integriertes Mittel (10) zum Steuern des Gebläses (7) das Gebläse gestartet und veranlasst, mit einer für den normalen Betrieb der Sicherheitswerkbank vorgegebenen Gebläseleistung zu laufen. Beispielsweise ist die normale Gebläseleistung auf 70 % der maximal möglichen Gebläseleistung eingestellt. Nachdem ein vorgegebener Zeitraum seit dem Starten des Gebläses (7) verstrichen ist, wird mit Hilfe des Messmittels (13) ermittelt, mit welcher Strömungsgeschwindigkeit das Gebläse (7) Luft durch den Innenraum der Sicherheitswerkbank fördert.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit der vom Gebläse (7) geförderten Luftmenge wird in der Weise bestimmt, dass eine Druckdifferenz gemessen wird, die sich über das Gebläse (7) aufbaut. Zur Messung dieser Druckdifferenz sind stromaufwärts des Gebläses (7) und stromabwärts des selben jeweils eine Druckdose (14) und (15) angeordnet. Druckdose (14) misst den Druck stromaufwärts des Gebläses (7), Druckdose (15) den Druck stromabwärts des Gebläses. Beide Druckdosen sind in einem geringen Abstand zum Gebläse (7) angeordnet. Die ermittelten Druckwerte werden von den Druckdosen (14) und (15) an eine Auswertungseinheit (12) übermittelt, die in der Gerätesteuereinheit (9) angeordnet ist. In der Auswertungseinheit (12) wird aus den übermittelten Werten eine Druckdifferenz errechnet, welche an die Speichereinheit (11) abgegeben und dort abgespeichert wird.
  • In einem nächsten Schritt steuert das Mittel (10) zum Steuern des Gebläse (7) dieses so an, dass das Gebläse (7) mit einer Leistung läuft, welche dem vorgegebenen unteren Grenzwert der Gebläseleistung, d. h. der unteren Alarmgrenze, entspricht. Die untere Alarmgrenze kann beispielsweise auf eine Gebläseleistung von 60 % der maximal möglichen Gebläseleistung festgelegt sein. Die Gebläseleistung bei der unteren Alarmgrenze ist damit also um 10 % geringer als bei Normalbetrieb des Gebläses. Nachdem das Gebläse (7) eine zeitlang mit 60 % der maximal möglichen Leistung gelaufen ist, werden von den Druckdosen (14) und (15) erneut Druckwerte gemessen, und die ermittelten Messgrößen werden an die Auswertungseinheit (12) übermittelt. Dort wird erneut aus den beiden Werten eine Druckdifferenz errechnet. Diese Druckdifferenz ist repräsentativ für die gerade noch zulässige untere Strömungsgeschwindigkeit des Gebläses (7). Dieser Wert wird als neue untere Alarmgrenze in der Speichereinheit (12) abgespeichert.
  • Falls für das Gebläse (7) auch ein oberer Grenzwert entsprechend einer oberen Alarmgrenze für die Gebläseleistung hinterlegt ist, wird nun diese obere Alarmgrenze mit dem Gebläse angefahren. Beispielsweise kann die maximal zulässige Leistung des Gebläses auf 80 % der maximalen Gebläseleistung festgesetzt sein. Die maximal zulässige Gebläseleistung beträgt damit 10 % mehr als die normale Leistung des Geb!äses. Entsprechend steuert das Mittel (10) zum Steuern des Gebläses (7) für die Korrektur der oberen Alarmgrenze nun das Gebläse (7) so an, dass es mit 80 % seiner maximalen Leistung betrieben wird. Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums werden mit den Druckdosen (14) und (15) erneut Druckwerte gemessen, diese werden in der Auswertungseinheit (12) voneinander abgezogen, um die Druckdifferenz über das Gebläse (7) zu ergeben, und der errechnete Wert wird als obere Alarmgrenze in der Speichereinheit (11) hinterlegt.
  • Nachdem nun korrigierte Strömungsgeschwindigkeiten in Form von Druckdifferenzwerten sowohl für den Normalbetrieb des Gebläses als auch für die Alarmgrenzen ermittelt wurden, innerhalb derer ein sicherer Betrieb der Sicherheitswerkbank gerade noch gewährleistet ist, ist das Kalibrierungsverfahren abgeschlossen. Der in der Software ursprünglich auf 0 stehende Schalter wird nun automatisch auf 1 gestellt, so dass das Kalibrierungsverfahren nicht noch einmal unbeabsichtigt gestartet wird. Die Gerätesteuereinheit (9) stellt nun die Geräteparameter auf Normalbetrieb um. In der Sicherheitswerkbank (1) kann nun auf übliche Weise gearbeitet werden. Dabei ist sichergestellt, dass die festgelegten Alarmgrenzen den Umgebungsparametern der Sicherheitswerkbank entsprechend richtig eingestellt sind. Es werden also nicht unbeabsichtigt Fehlalarme ausgelöst, obwohl sich die Sicherheitswerkbank eigentlich noch in einem sicheren Betrieb befindet, und umgekehrt wird aufgrund falsch eingestellter Alarmgrenzen auch nicht versäumt, einen Alarm auszulösen, obwohl die Sicherheitswerkbank bereits nicht mehr mit hinreichenden Strömungsgeschwindigkeiten betrieben wird.
  • Zur Überprüfung der Sicherheitswerkbank ist in der Gerätesteuereinheit (9) ein Sicherheitsüberwachungssystem (17) integriert. Während des normalen Arbeitsbetriebs der Sicherheitswerkbank (1) werden kontinuierlich oder in festgelegten Abständen Strömungsgeschwindigkeitsmessungen durchgeführt. Dies geschieht hier, wie schon während des Kalibrierungsverfahrens, durch Ermittlung von Druckdifferenzwerten für die Gebläse (7) und (16). Die aktuell während des Betriebs ermittelten Druckdifferenzdaten werden nun mit den durch das Kalibrierungsverfahren korrigierten Werten verglichen. Weicht ein für eines der Gebläse ermittelter Messwert aus dem von den entsprechenden Alarmgrenzen definierten zulässigen Bereich hinaus ab, wird vom Sicherheitsüberwachungssystem (17) ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst. Die Alarmvorrichtung (24) gibt ein Alarmsignal ab.
  • In Figur 3 sind das Mittel (10) zum Steuern des Gebläses (7), die Speichereinheit (11), die Auswertungseinheit (12) und das Sicherheitsüberwachungssystem (17) alle in die Gerätesteuereinheit (9) integriert. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Die einzelnen Komponenten können auch räumlich getrennt voneinander in die Sicherheitswerkbank (1) eingebaut sein. Auch ist es möglich, dass verschiedene Steuer-, Auswertungs- oder Speicherfunktionen von ein und derselben Vorrichtung übernommen werden, obwohl hier getrennte Komponenten für diesen Zweck eingezeichnet sind. Üblicherweise sind die benötigten Mittel in herkömmlichen Systemen von Sicherheitswerkbänken ohnehin bereits vorhanden, so dass keine zusätzlichen Komponenten benötigt werden, sondern diese lediglich zusätzliche Funktionalitäten erhalten müssen.
  • Abschließend soll zu dem vorstehend beschriebenen Kalibrierungsverfahren eine vereinfachte Variante dargestellt werden, die ebenfalls mit der schematisch in Figur 3 dargestellten Steuereinheit durchgeführt werden kann. Die ersten Schritte des Kalibrierungsverfahrens sind dabei mit dem vorangegangenen Verfahren identisch. Bis zur Ermittlung einer Druckdifferenz für das Gebläse bei normaler Gebläseleistung (hier also 70 % der maximalen Gebläseleistung) stimmen die Kalibrierungsverfahren überein. Aus dem Messvorgang bei normaler Gebläseleistung wird also eine Druckdifferenz erhalten, die einer Strömungsgeschwindigkeit am Aufstellungsort der Sicherheitswerkbank entspricht. Dieser Druckdifferenzwert wird nun in der Auswertungseinheit (12) mit einem in der Speichereinheit (11) hinterlegten Druckdifferenzwert für das Gebläse bei Normalleistung verglichen, der der Gebläseleistung am Herstellungsort der Sicherheitswerkbank entspricht. Beispielsweise betrug die Druckdifferenz für das Gebläse (7) am Herstellungsort der Sicherheitswerkbank 50 Pa. Die am Arbeitsort der Sicherheitswerkbank während des Kalibriervorgangs gemessene Druckdifferenz für das Gebläse bei Normalbetrieb beträgt beispielsweise 40 Pa. In der Auswertungseinheit (12) wird nun die Differenz zwischen beiden Druckdifferenzwerten ermittelt. Dabei ergibt sich 50 Pa - 40 Pa = 10 Pa. Dieser Wert wird in der Speichereinheit (11) abgespeichert. In der Speichereinheit (11) sind außerdem Druckdifferenzwerte für das Gebläse (7) abgespeichert, welche am Herstellungsort für das Gebläse (7) bei der oberen und der unteren Alarmgrenze ermittelt wurden. Beispielsweise wurde für das Gebläse (7) bei reduzierter Leistung, welche der unteren Alarmgrenze entspricht, eine Druckdifferenz von 35 Pa ermittelt. Von diesem Wert wird nun der ermittelte Differenzwert von 10 Pa abgezogen. Damit ergibt sich ein korrigierter Druckdifferenzwert für die untere Alarmgrenze des Gebläses (7) am aktuellen Aufstellungsort von 25 Pa. Dieser ermittelte korrigierte Druckdifferenzwert für die untere Alarmgrenze wird in der Speichereinheit (11) abgespeichert und als neue untere Alarmgrenze bei der Sicherheitsüberwachung durch die Sicherheitsüberwachungseinheit (17) während des regulären Betriebs der Sicherheitswerkbank verwendet. In gleicher Weise wird für die obere Alarmgrenze vorgegangen. Auch der werksseitig für die obere Alarmgrenze abgespeicherte Druckdifferenzwert wird also um 10 Pa nach unten korrigiert, abgespeichert und als neuer Grenzwert (obere Alarmgrenze) in der Sicherheitsüberwachung der Sicherheitswerkbank während des regulären Betriebs verwendet. In dieser Kalibrierungsverfahrensvariante werden die oberen und unteren Alarmgrenzen also nicht mehr aktiv angefahren und erneut vermessen, sondern es wird nur noch eine Messung bei normaler Gebläseleistung durchgeführt und aufgrund der ermittelten Abweichung eine Korrektur der oberen und unteren Alarmgrenzen vorgenommen. Der Abschluss des Kalibrierungsverfahrens entspricht wiederum dem eingangs beschriebenen Verfahren.
  • Das beschriebene Kalibrierungsverfahren kann nicht nur automatisch bei der ersten Inbetriebnahme der Sicherheitswerkbank gestartet werden. Es ist ebenfalls möglich und sinnvoll, erneute Kalibrierungen der Alarmgrenzen vorzunehmen, wenn an der Sicherheitswerkbank Reparaturarbeiten ausgeführt wurden. Dies gilt insbesondere für Reparaturarbeiten, welche die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Sicherheitswerkbank beeinflussen können. Beispielhaft kann hier der Austausch von Filtern, der Austausch oder die Reparatur von Gebläsen genannt werden. Um den Kalibrierungsvorgang zu starten, wird der in der Software eingestellte Schalter, der nach Inbetriebnahme der Sicherheitswerkbank und erstmaliger Kalibrierung auf 1 steht, wieder auf 0 zurückgestellt, so dass die Kalibrierroutine starten kann. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, dass die Kalibrierroutine nicht automatisch startet, sondern immer von Hand gestartet werden muss. Falls gewünscht, können hierfür Berechtigungen vergeben werden, so dass nur berechtigte Personen eine Kalibrierung durchführen können.

Claims (26)

  1. Sicherheitswerkbank (1) mit
    - einem von einem Gehäuse (2) umgebenen Arbeitsraum (3) mit einer in der Gehäusefrontseite (4) befindlichen und mit einer verstellbaren Frontscheibe (5) einstellbaren Arbeitsöffnung (6),
    - mindestens einem Gebläse (7) zum Fördern eines Luftstroms (8) in der Sicherheitswerkbank (1),
    - einer Gerätesteuereinheit (9), umfassend ein Mittel (10) zum Steuern des mindestens einen Gebläses (7),
    - einer Speichereinheit (11), in der mindestens ein Anfangs-Grenzwert abgespeichert ist, der um ein vorgegebenes Maß von einem Anfangs-Sollwert abweicht, der einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit des von dem Gebläse (7) geförderten Luftstroms (8) bei einer vorgegebenen normalen Gebläseleistung entspricht, sowie
    - einer Auswertungseinheit (12) und
    - einem Messmittel (13) zur Ermittlung eines Messwertes, der für die Strömungsgeschwindigkeit des von dem Gebläse (7) geförderten Luftstroms (8) repräsentativ ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck des Kalibrierens der Sicherheitswerkbank (1) vor Aufnahme des regulären Betriebs
    A)
    A1) die Gerätesteuereinheit (9) ausgebildet ist, das Messmittel (13) zu veranlassen, einen Ist-Messwert zu ermitteln, der für eine zum Messzeitpunkt vom Gebläse (7) bei der normalen Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist,
    A2) die Auswertungseinheit (12) ausgebildet ist, den Ist-Messwert mit dem Anfangs-Sollwert zu vergleichen und im Falle einer festgestellten Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert den mindestens einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechend der festgestellten Abweichung zu korrigieren, und
    A3) die Speichereinheit (11) ausgebildet ist, den mindestens einen von der Auswertungseinheit (12) ermittelten korrigierten Grenzwert abzuspeichern,
    oder
    B)
    B1) das Mittel (10) zum Steuern des Gebläses (7) ausgebildet ist, das Gebläse bei einer dem abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechenden Gebläseleistung zu betreiben,
    B2) die Gerätesteuereinheit (9) ausgebildet ist, das Messmittel (13) zu veranlassen, einen Ist-Grenzmesswert zu ermitteln, der für eine zum Messzeitpunkt vom Gebläse (7) bei der in B1) eingestellten Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, und
    B3) die Speichereinheit (11) ausgebildet ist, den ermittelten Ist-Grenzmesswert als korrigierten Grenzwert abzuspeichern.
  2. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die normale Gebläseleistung ein Bruchteil der maximalen Gebläseleistung ist.
  3. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Messmittel (13) ausgebildet ist, die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar zu messen, und insbesondere ein Anemometer ist oder es ausgebildet ist, eine Druckdifferenz über das Gebläse (7) zu ermitteln, und insbesondere eine stromaufwärts und eine stromabwärts des Gebläses (7) angeordnete Druckdose (14, 15) umfasst.
  4. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Fall A) in der Speichereinheit (11) ein bei einer nicht der normalen Gebläseleistung entsprechenden Gebläseleistung erhaltener Anfangs-Messwert, der für eine vom Gebläse (7) erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, als Anfangs-Grenzwert abgespeichert ist.
  5. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in A1) die Gerätesteuereinheit (9) ausgebildet ist, das Messmittel (13) zu veranlassen, einen Ist-Messwert zu ermitteln, der mit dem Anfangs-Sollwert und dem als Anfangs-Grenzwert abgespeicherten Anfangs-Messwert vergleichbar ist.
  6. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in A2) die Auswertungseinheit (12) ausgebildet ist, eine Differenz zwischen Anfangs-Sollwert und Ist-Messwert zu errechnen und den mindestens einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert um diese Differenz zu korrigieren.
  7. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der mindestens eine Anfangs-Grenzwert ein Bruchteil der maximalen Gebläseleistung ist.
  8. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1, 2 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in B) die Gerätesteuereinheit (9) ausgebildet ist, das Messmittel (13) zu veranlassen, einen Ist-Messwert für eine normale Gebläseleistung zu ermitteln.
  9. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Speichereinheit (11) ein oberer Anfangs-Grenzwert, der um ein vorgegebenes Maß nach oben von dem Anfangs-Sollwert abweicht, sowie ein unterer Anfangs-Grenzwert, der um ein vorgegebenes Maß nach unten von dem Anfangs-Sollwert abweicht, abgespeichert sind.
  10. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie ausgebildet ist, für jeden der Anfangs-Grenzwerte gesondert eine Korrektur vorzunehmen, im Fall B) einen oberen und einen unteren Ist-Grenzmesswert zu ermitteln und die korrigierten Grenzwerte in der Speichereinheit (11) abzuspeichern.
  11. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie mehrere Gebläse und insbesondere ein Abluftgebläse (7) und ein Umluftgebläse (16) aufweist und die Sicherheitswerkbank ausgebildet ist, für jedes der Gebläse gesondert eine Kalibrierung durchzuführen.
  12. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie ein Sicherheitsüberwachungssystem (17) aufweist, welches einen optischen und/oder akustischen Alarm ausgibt, wenn die Auswertungseinheit (12) eine Abweichung aus dem Bereich feststellt, der festgelegt ist durch
    - Ist-Messwert und korrigierten Grenzwert oder
    - korrigierten oberen und korrigierten unteren Grenzwert.
  13. Verfahren zum Kalibrieren einer Sicherheitswerkbank (1) vor Aufnahme des regulären Betriebs, wobei die Sicherheitswerkbank (1) umfasst:
    - einem von einem Gehäuse (2) umgebenen Arbeitsraum (3) mit einer in der Gehäusefrontseite (4) befindlichen und mit einer verstellbaren Frontscheibe (5) einstellbaren Arbeitsöffnung (6),
    - mindestens einem Gebläse (7) zum Fördern eines Luftstroms (8) in der Sicherheitswerkbank (1),
    - einer Gerätesteuereinheit (9), umfassend ein Mittel (10) zum Steuern des mindestens einen Gebläses (7),
    - einer Speichereinheit (11), in der mindestens ein Anfangs-Grenzwert abgespeichert ist, der um ein vorgegebenes Maß von einem Anfangs-Sollwert abweicht, der einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit des von dem Gebläse (7) geförderten Luftstroms (8) bei einer vorgegebenen normalen Gebläseleistung entspricht, sowie
    - einer Auswertungseinheit (12) und
    - einem Messmittel (13) zur Ermittlung eines Messwertes, der für die Strömungsgeschwindigkeit des von dem Gebläse (7) geförderten Luftstroms (8) repräsentativ ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    A)
    A1) das Messmittel (13) einen Ist-Messwert ermittelt, der für eine zum Messzeitpunkt vom Gebläse (7) bei der normalen Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist,
    A2) die Auswertungseinheit (12) den Ist-Messwert mit dem Anfangs-Sollwert vergleicht und im Falle einer festgestellten Abweichung zwischen Ist-Messwert und Anfangs-Sollwert den mindestens einen abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechend der festgestellten Abweichung korrigiert, und
    A3) die Speichereinheit (11) den mindestens einen von der Auswertungseinheit (12) ermittelten korrigierten Grenzwert abspeichert,
    oder
    B)
    B1) das Mittel (10) zum Steuern des Gebläses (7) das Gebläse bei einer dem abgespeicherten Anfangs-Grenzwert entsprechenden Gebläseleistung betreibt,
    B2) das Messmittel (13) einen Ist-Grenzmesswert ermittelt, der für eine zum Messzeitpunkt vom Gebläse (7) bei der in B1) eingestellten Gebläseleistung erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, und
    B3) die Speichereinheit (11) den ermittelten Ist-Grenzmesswert als korrigierten Grenzwert abspeichert.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die normale Gebläseleistung ein Bruchteil der maximalen Gebläseleistung ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Messmittel (13) die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar misst, insbesondere mittels eines Anemometers, oder eine Druckdifferenz über das Gebläse (7) ermittelt, insbesondere mittels einer stromaufwärts und einer stromabwärts des Gebläses (7) angeordneten Druckdose (14, 15).
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Fall A) in der Speichereinheit (11) ein bei einer nicht der normalen Gebläseleistung entsprechenden Gebläseleistung erhaltener Anfangs-Messwert, der für eine vom Gebläse (7) erzielte Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, als Anfangs-Grenzwert abgespeichert ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in A1) das Messmittel (13) einen Ist-Messwert ermittelt, der mit dem Anfangs-Sollwert und dem als Anfangs-Grenzwert abgespeicherten Anfangs-Messwert vergleichbar ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in A2) eine Differenz zwischen Anfangs-Sollwert und Ist-Messwert errechnet und der mindestens eine abgespeicherte Anfangs-Grenzwert um diese Differenz korrigiert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der mindestens eine Anfangs-Grenzwert ein Bruchteil der maximalen Gebläseleistung ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in B) das Messmittel (13) einen Ist-Messwert für eine normale Gebläseleistung zu ermittelt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach Ermittlung einer Abweichung des Ist-Messwertes vom Anfangs-Sollwert das Maß der Abweichung berechnet und dieses Abweichungsmaß mit einem vorgegebenen maximalen Abweichungswert verglichen wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    wenn eine Überschreitung des maximalen Abweichungswertes festgestellt wird, die Kalibrierung abgebrochen oder neu gestartet und gegebenenfalls bei mehrfacher Überschreitung des maximalen Abweichungswertes der Kalibrierungsvorgang abgebrochen wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Speichereinheit (11) ein oberer Anfangs-Grenzwert, der um ein vorgegebenes Maß nach oben von dem Anfangs-Sollwert abweicht, sowie ein unterer Anfangs-Grenzwert, der um ein vorgegebenes Maß nach unten von dem Anfangs-Sollwert abweicht, abgespeichert sind.
  24. Verfahren nach Anspruch 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    für jeden der Anfangs-Grenzwerte gesondert eine Korrektur vorgenommen, im Fall B) ein oberer und ein unterer Ist-Grenzmesswert ermittelt wird und die korrigierten Grenzwerte in der Speichereinheit (11) abgespeichert werden.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 24,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie mehrere Gebläse und insbesondere ein Abluftgebläse (7) und ein Umluftgebläse (16) aufweist und für jedes der Gebläse gesondert eine Kalibrierung durchgeführt wird.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie ein Sicherheitsüberwachungssystem (17) aufweist, welches einen optischen und/oder akustischen Alarm ausgibt, wenn die Auswertungseinheit (12) eine Abweichung aus dem Bereich feststellt, der festgelegt ist durch
    - Ist-Messwert und korrigierten Grenzwert oder
    - korrigierten oberen und korrigierten unteren Grenzwert.
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