[0001] Die Erfindung betrifft ein Ventilatorsystem zum Fördern von einem mit Partikeln beladenem
Gas, mit wenigstens einer Ventilatoreinheit, welche ein rotierbar gelagertes Laufrad
umfasst.
[0002] Außerdem betrifft die Erfindung ein Luftsystem für eine Anlage zum Behandeln von
Werkstücken, in welcher ein mit Partikeln beladenes Abgas entsteht, mit einem Strömungsweg,
entlang welchem das Abgas förderbar ist. Ebenfalls befasst sich die Erfindung mit
einer Anlage zum Behandeln von Werkstücken, in welcher ein mit Partikeln beladenes
Abgas entsteht.
[0003] Bei der manuellen oder automatischen Behandlung von Werkstücken können Partikel entstehen,
die vom Ort der Entstehung weg und aus der Anlage abgeführt werden müssen. Beispielsweise
wird bei der Applikation von Lacken auf Werkstücke in einer Beschichtungskabine ein
Teilstrom des Lackes, der im Allgemeinen sowohl Festkörper und/oder Bindemittel als
auch Lösemittel enthält, nicht auf den Gegenstand appliziert. Dieser Teilstrom wird
in der Fachwelt Overspray genannt. Der Overspray wird von einem Abgasstrom, in der
Regel einem Luftstrom, erfasst und einer Abscheidung zugeführt, sodass die Luft gegebenenfalls
nach einer geeigneten Konditionierung wieder in die Beschichtungskabine zurückgeleitet
werden kann.
[0004] Um das dann mit den Partikeln beladene Abgas zu fördern, gibt es Ventilatorsysteme
der eingangs genannten Art. Deren Ventilatoreinheit ist im Strömungsweg das mit Partikeln
beladenen Abgases angeordnet und wird von diesem durchströmt. Dabei lagern sich Partikel
an Bauteilen der Ventilatoreinheit ab. Insbesondere durch Ablagerungen an den rotierenden
Bauteilen der Ventilatoreinheit, d.h. dem Laufrad aber auch beispielsweise einer zugehörigen
Drehwelle oder dergleichen, kommt es dort zu Unwuchten, die nicht tolerierbar sind.
Aus diesem Grund müssen die Ventilatoreinheiten in regelmäßigen Intervallen gereinigt
und gewartet werden. Dabei kann es vorkommen, dass einzelne Ventilatoreinheiten ausgetauscht
werden müssen.
[0005] Für ein Luftsystem und eine Anlage der eingangs genannten Art bedeuten solche Reinigungs-
und Wartungszeiten eine Stillstandzeit.
[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ventilatorsystem, ein Luftsystem und eine
Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen der Reinigungs- und/oder
Wartungsaufwand gegenüber dem Stand der Technik verringert. Dabei sollen sowohl die
Abstände zwischen zwei Reinigungen/Wartungen vergrößert als auch der Zeitraum, der
für eine Reinigung/Wartung nötig ist verringert werden.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Ventilatorsystem der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass
- a) das Laufrad der Ventilatoreinheit eine LABS-freie Beschichtung aufweist, welche
Antihaft-Eigenschaften hat;
und/oder
- b) die Ventilatoreinheit ein Sensorsystem umfasst, mittels welchem Schwingungen und/oder
Vibrationen der Ventilatoreinheit erfassbar sind.
[0008] Eine LABS-freie Beschichtung ist dadurch definiert, dass sie keine
lack
benetzungsstörenden Substanzen enthält, wie sie beispielsweise in Silikonen vorkommen.
Durch eine entsprechende Beschichtung haften weniger Partikel an dem Laufrad, wodurch
es länger dauert, bis ein Ablagerungsgrad erreicht ist, der zu nicht mehr tolerierbaren
Unwuchten führt. Darüber hinaus kann eine Reinigung schneller erfolgen, da die Partikel
nicht so gut an dem Laufrad haften.
[0009] Durch das Sensorsystem kann alternativ oder ergänzend der Einfluss der abgelagerten
Partikel auf Schwingungen und/oder Vibrationen der Ventilatoreinheit erfasst werden.
Bei einem Schwingungsmuster, das eine zu große Belastung für die Ventilatoreinheit
widerspiegelt, kann die Ventilatoreinheit gegebenenfalls auf eine geringere Drehzahl
eingestellt werden. In diesem Fall ist noch keine Reinigung und/oder Wartung nötig,
so dass die Betriebsdauer der Ventilatoreinheit bis zur nächsten Reinigung/Wartung
trotz vorhandener Partikel-Ablagerungen verlängert ist. Hierauf wird weiter unten
nochmals detaillierter eingegangen.
[0010] Vorteilhaft ist die LABS-freie Beschichtung des Laufrades eine Xylan®-Beschichtung,
insbesondere eine Xylan 1010-Beschichtung, oder eine Emralon®-Beschichtung, insbesondere
eine Emralon 333-Beschichtung.
[0011] Es ist besonders günstig, wenn das Sensorsystem
- a) wenigstens einen Rotations-Schwingungssensor umfasst, welcher in der Lage ist,
Schwingungen an einem rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit zu erfassen;
und/oder
- b) wenigstens einen Peripherie-Schwingungssensor umfasst, welcher in der Lage ist,
Schwingungen an einem nicht rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit zu erfassen.
[0012] Auf diese Weise kann das Schwingungsverhalten der Ventilatoreinheit umfangreich abgebildet
werden.
[0013] Vorteilhaft ist
- a) der Rotations-Schwingungssensor ein berührungsloser Sensor, insbesondere ein Laser-Doppler-Vibrometer;
und/oder
- b) der Peripherie-Schwingungssensor ein berührungsloser Sensor, insbesondere ein Laser-Doppler-Vibrometer,
oder ein mit dem zu überwachenden Bauteil mechanisch koppelbarer Kontaktsensor.
[0014] Damit die Sensorantworten reproduzierbare Ergebnisse ergeben, ist es von Vorteil,
wenn der Rotations-Schwingungssensor ein Sensor gemäß DIN ISO 7919-3:2018-01 und/oder
der Peripherie-Schwingungssensor ein Sensor gemäß DIN ISO 10816-3:2018-01 ist.
[0015] Ein redundantes Ventilatorsystem kann gebildet werden, wenn das Ventilatorsystem
wenigstens eine Ventilatoreinrichtung aufweist, welche zwei oder mehr Ventilatoreinheiten
umfasst. Diese zwei oder mehr Ventilatoreinheiten können dann abhängig von ihrem Schwingungsmuster
mit einer individuellen Drehzahl betrieben werden; hierauf wird weiter unten nochmals
im Detail eingegangen.
[0016] Für einen effektiven Betrieb ist es günstig, wenn eine Steuereinrichtung vorhanden
ist, welche abhängig von einem oder mehreren Ausgangssignalen des oder der Sensoren
des Sensorsystems die Drehzahl des Laufrades einer oder mehrerer vorhandener Ventilatoreinheiten
einstellt und/oder ein Ausgabesignal, insbesondere ein visuell oder akustisch erfassbares
Ausgabesignal, erzeugt, welches den Betriebszustand der Ventilatoreinheit widerspiegelt.
[0017] Bei einem Luftsystem der eingangs genannten Art wird die oben angegebene Aufgabe
dadurch gelöst, dass
das Ventilatorsystem mit einigen oder allen der oben erläuterten Merkmale vorhanden
ist, dessen wenigstens eine Ventilatoreinheit in dem Strömungsweg des Abgases angeordnet
ist.
[0018] Bei der Anlage der eingangs genannten Art wird die oben angegebene Aufgabe dadurch
gelöst, dass
ein solches Luftsystem vorhanden ist.
[0019] Besonders effektiv kann dieses Luftsystem genutzt werden, wenn die eine Anlage zum
Beschichten von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien oder von Fahrzeugkarosserieteilen,
mit einem Beschichtungsmaterial, insbesondere mit einem Lack, ist und die Partikel
durch Overspray gebildet sind.
[0020] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher
erläutert. In diesen zeigen:
- Figur 1
- einen Schnitt einer Behandlungskabine einer Anlage zum Behandeln von Werkstücken,
in welcher ein mit Partikeln beladenes Abgas entsteht, welches mittels eines Ventilatorsystems
mit mehreren Ventilatoreinheiten entlang eines Strömungsweges gefördert wird;
- Figur 2
- schematisch eine Ventilatoreinrichtung, welche mehrere Ventilatoreinheiten in Form
von Axialventilatoren umfasst;.
- Figur 3
- schematisch eine Ventilatoreinrichtung, welche mehrere Ventilatoreinheiten in Form
von Radialventilatoren umfasst.
[0021] Figur 1 zeigt eine Behandlungskabine 10, einer insgesamt mit 12 bezeichneten Anlage
zum Behandeln von Werkstücken 14, in welcher ein mit Partikeln beladenes Gas 16 entsteht,
welches im Weitern als Abgas 16 bezeichnet wird. Bei einem mit Partikeln beladenen
Gas muss es sich jedoch nicht immer zwingend um ein Abgas handeln. Zu behandelnde
Werkstücke 14 sind nachfolgend als Fahrzeugkarosserien 18 veranschaulicht, als Werkstücke
14 kommen aber auch insbesondere Teile oder Anbauteile von Fahrzeugkarosserien, wie
Spiegel, Stoßfänger und dergleichen, oder sonstige Werkstücke in Betracht, bei deren
Behandlung ein mit Partikeln beladenes Abgas 16 entsteht.
[0022] Die von dem Abgas 16 mitgeführten Partikel können abhängig von der Behandlung, welche
an den Werkstücken 14 durchgeführt werden, allgemein Feststoffe oder Feststoffgemische,
Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische, oder Gemische aus ein oder mehreren Feststoffen
und ein oder mehreren Flüssigkeiten sein. Bei einer Behandlungskabine 10, in denen
die Werkstücke 14 beispielsweise abgeschliffen werden, sind die Partikel weitgehend
Feststoffpartikel, die sich gegebenenfalls mit Feuchtigkeit im Abgas zu einem Wasser/Feststoff-Gemisch
verbinden können.
[0023] Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Beispiel für eine Behandlung von Werkstücken
14 nachfolgend auf einen Beschichtungsvorgang Bezug genommen, bei welchem die Werkstücke
14 mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden, was seinerseits beispielhaft
in Verbindung mit einem Lackiervorgang beschrieben wird. Die Behandlungskabine 10
bildet in diesem Fall eine Beschichtungskabine 20 in Form einer Lackierkabine 22.
[0024] Bei einer Beschichtungskabine 20 sind die von dem Abgas 16 mitgeführten Partikel
folglich Overspray aus dem Beschichtungsmaterial. Wenn Lack in der Beschichtungskabine
20 auf die Werkstücke 14 appliziert wird, sind die Partikel meist ein disperses System,
wie eine Emulsion oder Suspension oder einer Kombination daraus. In den meisten Fällen
einer Behandlung von Werkstücken 14, insbesondere bei einer Beschichtung bzw. konkret
einer Lackierung von Werkstücken 14, liegt das Abgas 16 in Form von Abluft vor.
[0025] Die Behandlungskabine 10 umfasst einen Arbeitsbereich 24, der im Fall einer Beschichtungskabine
20 einen Applikationsbereich 26 definiert. Der Applikationsbereich 26 ist durch eine
Kabinendecke 28, einen Kabinenboden 30 und zwei Seitenwände 32 begrenzt. Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist der Applikationsbereich 26 ein Applikationstunnel 34, durch
den die Werkstücke 14 mit einem an und für sich bekannten Fördersystem 36 hindurch
gefördert werden. In dem Applikationsbereich 26 befinden sich Applikationseinrichtungen
38, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form von mehrachsigen Applikationsrobotern
40, wie sie ebenfalls an und für sich bekannt sind, vorgesehen sind. Mittels der Applikationsroboter
40 können die Werkstücke 14 mit dem vorgesehenen Beschichtungsmaterial, insbesondere
mit einem Lack, beschichtet werden.
[0026] Bei der Applikation von Beschichtungsmaterial auf die Werkstücke 14 entsteht im Applikationsbereich
26 Overspray.
[0027] Bei der Beschichtungskabine 20 ist die Kabinendecke 28 strömungsdurchlässig und trennt
den Applikationsbereich 26 von einem darüber angeordnetem Luftzuführraum 42, der in
der Fachwelt als sogenanntes Luftplenum bezeichnet wird. Die Kabinendecke 28 als solche
ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Filterdecke 44 ausgebildet, wie es an
und für sich bekannt ist.
[0028] Das Luftplenum 42 ist Teil eines Luftsystem 46, welches außerdem eine Konditioniervorrichtung
48 umfasst, aus welcher dem Luftzuführraum 42 konditionierte Luft zugeführt wird,
die durch die Kabinendecke 28 hindurch als Kabinenluft weiter durch den Applikationsbereich
26 nach unten strömt. Der Overspray im Applikationsbereich 26 wird von der Kabinenluft
auf- und mitgenommen; das so entstandene, mit Overspraypartikeln beladene Abgas 16
strömt dann weiter.
[0029] Bei der Beschichtungskabine 20 ist der Applikationsbereich 26 nach unten hin zu einem
darunter angeordneten Anlagenteil 50 in der Art offen, dass der Kabinenboden 30 ebenfalls
strömungsdurchlässig ist. Hierfür ist der Kabinenboden 30 als begehbarer Gitterrost
52 ausgebildet. In dem unteren Anlagenteil 50 wird zumindest ein Anteil der Overspraypartikel,
die von dem Abgas 16 mitgeführt werden, von der Kabinenluft getrennt.
[0030] In dem unteren Anlagenteil 50 strömt das mit Overspraypartikeln beladene Abgas 16
zunächst in eine Strömungsleiteinrichtung 54 und von dort weiter zu einer Abscheidevorrichtung
56, in denen zumindest ein Anteil des Oversprays aus dem Abgas 16 entfernt wird. Die
Abscheidevorrichtung 56 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst mehrere Abscheideeinheiten
58, die als Mehrweg-Abscheideeinheiten, beispielsweise als elektrostatisch arbeitende
Abscheideeinheiten oder sonstige regenerative Abscheideeinheiten, oder als Einweg-Abscheideeinheiten
konzipiert sein können. Einweg-Abscheideeinheiten werden bei Erreichen einer Grenzbeladung
als Ganzes gegen eine leere Einweg-Abscheideeinheit ausgetauscht und gemeinsam mit
dem aufgenommenen Overspray aufbereitet oder entsorgt. Alternativ können die Abscheideeinheiten
auch als Teil-Einweg-Abscheideeinheiten konzipiert sein, von welcher nach Erreichen
einer Grenzbeladung mit Overspray einzelne Komponenten ausgetauscht werden. Beispielsweise
kann eine Abscheideeinheit 58 ein in der Beschichtungskabine 20 verbleibendes Gehäuse
umfassen und es wird lediglich eine beladene Filtereinheit der Abscheideeinheit 58
ausgetauscht.
[0031] Die Strömungsleiteinrichtung 54 begrenzt den Strömungsweg des Abgases 16 und führt
dieses zu den Abscheideeinheiten 58 führen. Im Betrieb ist jede Abscheideeinheit 58
strömungstechnisch und insbesondere im Fall von Einweg-Abscheideeinheiten lösbar mit
der Strömungsleiteinrichtung 54 verbunden.
[0032] Nachdem das Abgas 16 die Abscheidevorrichtung 56 durchströmt hat, gelangt das nun
zumindest zum Teil von Overspraypartikeln befreite Abgas über einen oder mehrere Zwischenkanäle
60 in einen Sammelströmungskanal 62. Das Abgas 16 wird über den Sammelströmungskanal
62 zu der Konditioniervorrichtung 48 gefördert, in der das gegebenenfalls mit einem
Restanteil an Partikeln verunreinigte Abgas 16 wieder in an für sich bekannter Art
und Weise aufbereitet und konditioniert wird und im Anschluss daran wieder in den
Luftzuführraum 42 geleitet wird, aus dem es dann, gegebenenfalls mit Frischluft vermischt,
wieder von oben in den Applikationsbereich 26 einströmt.
[0033] Der Applikationsbereich 26, die Strömungsleiteinrichtung 54, die Abscheidevorrichtung
56, die Zwischenkanäle 60, der Sammelströmungskanal 62 und die Konditioniervorrichtung
48 definieren exemplarisch einen Strömungsweg 64 eines Luftsystems 46 bei einer Anlage
zum Behandeln von Werkstücken 14, wobei das mit Partikeln beladene Abgas 16 entlang
dieses Strömungsweges 64 förderbar ist.
[0034] Zum Fördern des Gasstromes und damit des mit Partikeln beladenen Abgases 16 sind
in dem Strömungsweg 64 mehrere Ventilatoreinheiten 66 eines Ventilatorsystems 67 angeordnet.
Alle Ventilatoreinheiten 66 umfassen ein Laufrad 68, welches mittels eines Antriebsmotors
70 angetrieben wird. Bei den Ventilatoreinheiten 66 kann es sich um alle bekannten
Bauarten von Ventilatoren handeln, insbesondere um Axialventilatoren, Radialventilatoren,
Diagonalventilatoren oder auch Querstromventilatoren.
[0035] Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei solche Ventilatoreinheiten zu erkennen,
die mit 66a, 66b und 66c bezeichnet sind. Eine erste Ventilatoreinheit 66a ist in
der Konditioniervorrichtung 48 und eine zweite Ventilatoreinheit 66b ist am Übergang
von dem Zwischenkanal 60 zum Sammelströmungskanal 62 angeordnet. Außerdem ist eine
dritte Ventilatoreinheit 66c schematisch in dem Applikationsbereich 26 zu erkennen;
diese dritte Ventilatoreinheit 66c soll veranschaulichen, dass es auch Strömungskonzepte
gibt, bei denen allgemein im Arbeitsbereich 24 einer Anlage 12 zum Behandeln von Werkstücken
14 eine entsprechende Ventilatoreinheit 66 vorgesehen ist, mit der Abgas 16, das mit
Partikeln aus dem Behandlungsprozess beladen ist, unmittelbar aus dem Arbeitsbereich
24 abgesaugt und einer weiteren Aufbereitung zugeführt werden kann. Dies kann auch
bei einer Beschichtung von Werkstücken 14 in einer Beschichtungskabine 20 der Fall
sein.
[0036] Jede Ventilatoreinheit 66 umfasst ein Laufrad 68 und einen Antriebsmotor 70 zum Antreiben
des Laufrades 68. In der Regel ist das Laufrad 68 auf einer Drehwelle befestigt, die
ihrerseits mit dem Antriebsmotor 70 gekoppelt ist. Bei der Ventilatoreinheit 66c im
Applikationsbereich 26 sind das Laufrad 68 und der Antriebsmotor 70 nicht zu erkennen.
[0037] Die Antriebsmotoren 70 werden durch eine Steuereinrichtung 72 gesteuert, welche die
Drehzahlen der Laufräder 68 einstellt. Hierfür sind die Ventilatoreinheiten 66 durch
Steuerleitungen 74 mit der Steuereinrichtung 72 verbunden. Alternativ kann auch eine
drahtlose Kommunikation zwischen den Ventilatoreinheiten 66 und der Steuereinrichtung
72 erfolgen.
[0038] Wie eingangs erläutert ist, lagern sich Partikel aus dem Abgas 16 an den Komponenten
der Ventilatoreinheiten 66 und insbesondere an deren Laufrädern 68 ab, wenn das mit
Partikeln beladene Abgas 16 die Ventilatoreinheiten 66 durchströmt.
[0039] Um diese Ablagerungen zu verringern, weisen zumindest die Laufräder 68 der Ventilatoreinheit
66 eine LABS-freie Beschichtung 76 auf, die Antihaft-Eigenschaften hat und in Figur
1 schwarz veranschaulicht ist.
[0040] Eine solche Beschichtung 76 ist in der Praxis durch eine Xylan®-Beschichtung, insbesondere
eine Xylan 1010-Beschichtung, oder eine Emralon®-Beschichtung, insbesondere eine Emralon
333-Beschichtung, ausgebildet, wie sie am Markt von den Firmen Whitford, U.S.A. bzw.
Henkel, DE, erhältlich sind.
[0041] An einem Laufrad 68 mit einer solchen LABS-freien Beschichtung 76 haften weniger
Partikel als an einem Laufrad ohne diese Beschichtung 76. Die dennoch anhaftenden
Partikel können jedoch auf leichtere Weise abgereinigt werden.
[0042] Beispielsweise kann die Drehzahl des Laufrades 68 einer Ventilatoreinheit 66 kurzzeitig
erhöht werden, so dass sich die anhaftenden Partikel von dem Laufrad 68 - und auch
von weiteren rotierenden Bauteilen der Ventilatoreinheit 66 - auf Grund der erzeugten
Fliehkräfte ablösen. Die hierfür erforderliche Drehzahl hängt von der Masse von im
Laufe der Zeit agglomerierten Partikelvolumina ab. Diese Fliehkraft-Reinigung kann
im laufenden Betrieb der Anlage 12 oder im Rahmen eines gesonderten Reinigungsvorgangs
durchgeführt werden.
[0043] Die Ventilatoreinheiten 66 weisen leicht zu reinigende und/oder auszutauschende Auffangelemente
78 auf, welche das Laufrad 68 und gegebenenfalls weitere rotierende Bauteile, die
ebenfalls eine LABS-freie Beschichtung 76 aufweisen, radial umgeben, so dass bei der
Rotation abgelöste Partikel gegen die Auffangelemente 78 geschleudert werden, an denen
sie dann haften. Solche Auffangelemente 78 können beispielsweise aus Papier, Pappe
und Kunststoffen, zum Beispiel Kunststofffolien, gebildet sein. Auffangelemente 78
sind in Figur 1 schematisch durch gestrichelte Rechtecke veranschaulicht.
[0044] Alternativ kann das Laufrad 68 manuell mit Hilfe eines Reinigungstuches und bekannter
chemischer Reinigungsmittel gereinigt werden; auf eine aufwendige maschinelle Reinigung
durch einen Wasserstrahl oder durch einen Trockeneisstrahl kann auf Grund der Beschichtung
76 verzichtet werden.
[0045] Durch die LABS-freie Beschichtung 76 kann der Zeitraum bis zum Austausch oder Nachwuchten
eines Laufrades 68 oder einer Ventilatoreinheit 66 verlängert werden; auch die für
eine Reinigung benötigte Zeitspanne ist kürzer als ohne eine solche Beschichtung 76.
[0046] Dieses Ergebnis wird alternativ oder ergänzend zu der LABS-freien Beschichtung 76
an rotierenden Bauteilen der Ventilatoreinheiten 66, wie insbesondere deren Laufrädern
68 oder Drehwellen, dadurch erreicht, dass die Ventilatoreinheit 66 ein Sensorsystem
80 umfasst, mittels welchem Schwingungen und/oder Vibrationen der Ventilatoreinheit
66 bzw. von Bauteilen der Ventilatoreinheit 66 erfasst werden können.
[0047] Das Sensorsystem 80 umfasst Sensoren, von denen ein Sensor bei der Ventilatoreinheit
66a mit 82 und ein Sensor bei der Ventilatoreinheit 66b mit 84 bezeichnet ist. Ein
Sensor bei der Ventilatoreinheit 66c im Applikationsbereich 26 trägt ebenfalls das
Bezugszeichen 82. Die Sensoren 82, 84 des Sensorsystems 80 übermitteln ihre Ausgangssignale
über eine jeweilige Signalleitung 86 an die Steuereinrichtung 72. Alternativ kann
die Kommunikation zwischen den Sensoren 82, 84 und der Steuereinrichtung 72 auch drahtlos
erfolgen.
[0048] Die mit 82 bezeichneten Sensoren veranschaulichen jeweils einen Rotations-Schwingungssensor,
welcher in der Lage ist, Schwingungen an einem rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit
66 zu erfassen. Zu den rotierenden Bauteilen der Ventilatoreinheit 66 zählen insbesondere
das Laufrad 68 und die zugehörige Drehwelle.
[0049] Der mit 84 bezeichnete Sensor veranschaulicht dagegen einen Peripherie-Schwingungssensor,
welcher in der Lage ist, Schwingungen an einem nicht rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit
66 zu erfassen. Solche nicht rotierenden Bauteilen in der Peripherie der rotierenden
Bauteile der Ventilatoreinheit 66 sind insbesondere Gehäusestrukturen, Verstrebungen
im Strömungsraum der Ventilatoreinheit, Lagerelemente und Lagerstrukturen für das
Laufrad 68 und/oder den Antriebsmotor 70, der Antriebsmotor 70 als solcher und dergleichen.
[0050] Die Anordnung der Rotations-Schwingungssensoren 82 als auch der Peripherie-Schwingungssensoren
84 in Figur 1 ist lediglich beispielhaft. Grundsätzlich kann jede Art von Sensor bei
einer Ventilatoreinheit 66 verbaut sein; auch können bei jeder Ventilatoreinheit ein
oder mehrere Rotations-Schwingungssensoren 82 alternativ oder ergänzend ein oder mehrere
Peripherie-Schwingungssensoren 84 vorgesehen sein.
[0051] Sowohl ein Rotations-Schwingungssensor 82 als auch ein Peripherie-Schwingungssensor
84 können berührungslose Sensoren sein, wobei in der Praxis vorzugsweise ein Laser-Doppler-Vibrometer
verwendet wird.
[0052] Bei dem Peripherie-Schwingungssensor 84 kann es sich auch um einen Kontaktsensor
handeln, der mit dem zu überwachenden Bauteil mechanisch gekoppelt werden kann. Derartige
Kontaktsensoren können piezoelektrisch, piezoresistiv, induktiv oder kapazitiv arbeiten,
wie es an und für sich bekannt ist. Hierbei sind uniaxiale, bixaxiale oder triaxiale
Schwingungssensoren bekannt. Schwingungssensoren werden auch als Beschleunigungssensoren
bezeichnet.
[0053] Bei dem Rotations-Schwingungssensor 82 handelt es sich um einen Sensor gemäß DIN
ISO 7919-3:2018-01, "Mechanische Schwingungen - Bewertung der Schwingungen von Maschinen
durch Messungen an rotierenden Wellen - Teil 3: Gekuppelte industrielle Maschinen".
Der Peripherie-Schwingungssensor ist ein Sensor gemäß DIN ISO 10816-3:2018-01, "Mechanische
Schwingungen - Bewertung der Schwingungen von Maschinen durch Messungen an nicht-rotierenden
Teilen - Teil 3: Industrielle Maschinen mit einer Nennleistung über 15 kW und Nenndrehzahlen
zwischen 120 min
-1 und 15000 min
-1 bei Messungen am Aufstellungsort.
[0054] Mit einer zunehmenden Ablagerung der Partikel an den rotierenden Bauteilen, d.h.
insbesondere an dem Laufrad 68 oder der Drehwelle der Ventilatoreinheit 66 verändert
sich das Schwingungs- und Vibrationsmuster der Ventilatoreinheit 66, was über das
Sensorsystem 80 erfasst und mittels der Steuereinrichtung 72 ausgewertet werden kann.
Anhand einer vorgegebenen Datenbank mit festgelegten Grenzparametern für das Schwingungsverhalten
einzelner Bauteile oder der Ventilatoreinheit 66 insgesamt können Reinigungs- und
Wartungs- oder Instandhaltungszyklen geplant werden. Anhand der Schwingungsdaten können
anlagenspezifische Wartungszeiten bereits frühzeitig prognostiziert und optimiert
werden, wodurch die Gefahr verringert wird, dass die Laufräder 66 oder sonstige Bauteile
der Ventilatoreinheiten 66 durch entstehende Unwuchten und ungleichmäßiges Laufverhalten
geschädigt werden oder frühzeitig abnutzen. Durch die mögliche Prognostizierung von
Wartungsarbeiten ist es beispielsweise möglich, Zeiten mit einer geringeren Auslastung
der Anlage, wie zum Beispiel an einem Wochenende, für Wartungsarbeiten zu nutzen,
ohne dass bereits Grenzparameter überschritten werden.
[0055] In Verbindung mit der LABS-freien Beschichtung 76 an zumindest dem Laufrad 78 und
gegebenenfalls weiteren rotierenden Bauteilen der Ventilatoreinheit 66 kann insgesamt
eine effektive Wartungsplanung und eine geringere Abnutzung der Ventilatoreinheiten
66 erreicht werden.
[0056] Wenn es die Strömung des Abgases 16 zulässt, kann die Steuereinrichtung 72 abhängig
von einem oder mehreren Ausgangssignalen des oder der Sensoren 82, 84 des Sensorsystems
80 die Drehzahl des Laufrades 68 einer oder mehrerer vorhandener Ventilatoreinheiten
66 einstellen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung 72 ein Ausgabesignal,
insbesondere ein visuell oder akustisch erfassbares Ausgabesignal, erzeugen, welches
den Betriebszustand der Ventilatoreinheit widerspiegelt.
[0057] Wenn mehrere Ventilatoreinheiten 66 im Strömungsweg 64 angeordnet sind, können die
einzelnen Ventilatoreinheiten 66 also individuell von der Steuereinrichtung 72 angesteuert
und deren Drehzahl abhängig von dem Ergebnis der Schwingungsmessungen geregelt werden.
[0058] Es kann beispielsweise zu dem Fall kommen, dass das Schwingungsmuster einer ersten
Ventilatoreinheit 66 im Strömungsweg 64 anzeigt, dass die Belastung bei der vorhandenen
Drehzahl zu groß ist, diese erste Ventilatoreinheit 66 aber bei einer geringeren Drehzahl
noch ohne schädigenden Einfluss betreibbar ist. Wenn dann das Schwingungsmuster einer
zweiten Ventilatoreinheit 66 im Strömungsweg 64 anzeigt, dass diese zweite Ventilatoreinheit
66 gefahrlos mit höherer Drehzahl betrieben werden kann, kann die Steuereinrichtung
72 die Drehzahl der ersten Ventilatoreinheit 66 verringern und die Drehzahl der zweiten
Ventilatoreinheit erhöhen.
[0059] Dabei muss natürlich berücksichtigt werden, ob die dadurch insgesamt geänderte Strömung
des Abgases 16 den Anforderungen an den gewünschten Prozessablauf genügt.
[0060] Dieses Konzept kann jedenfalls bei den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ventilatoreinheiten
66 angewendet werden, welche gemeinsam eine Ventilatoreinrichtung 88 bilden. Eine
derartige, zwei oder mehr Ventilatoreinheiten 66 umfassende Ventilatoreinrichtung
88 ist als entsprechende Funktionseinheit zu verstehen. In den Figuren 2 und 3 sind
nur einige der vorhandenen Ventilatoreinheiten 66 mit Bezugszeichen versehen. Bei
der Ventilatoreinrichtung 88 gemäß Figur 2 sind die Ventilatoreinheiten 66 als Axialventilatoren
90 mit Axiallaufrädern 92 und bei der Ventilatoreinrichtung 88 gemäß Figur 3 als Radialventilatoren
94 mit Radiallaufrädern 96 konzipiert.
[0061] Die Ventilatoreinrichtungen 88 können bei der in Figur 1 veranschaulichten Anlage
12 beispielsweise an die Stelle der dortigen Ventilatoreinheiten 66a und 66b treten.
[0062] Die Ventilatoreinrichtungen 88 werden in beiden Figuren 2 und 3 von links nach rechts
von dem mit Partikeln beladenen Abgas 16 durchströmt. Wenn dort bei einer ersten Ventilatoreinheit
66 die Drehzahl verringert, aber bei einer zweiten Ventilatoreinheit 66 ausgleichend
erhöht wird, ändert sich der Gesamtförderdurchsatz der Ventilatoreinrichtung 88 nicht.
Auf diese Weise kann also der Betriebszeitraum bis zu einer erforderlichen Reinigung
bzw. Wartung beträchtlich verlängert werden.
[0063] Das Konzept der vorliegenden Erfindung kann auch bei Laufrädern und der Peripherie
von Einrichtungen angewendet werden, bei denen ein Lüfter mit einem entsprechenden
Laufrad verbaut ist. Ein Beispiel hierfür ist ein Kühllüfter für einen Antriebsmotor,
dessen Laufrad dann entsprechend beschichtet oder welcher mit entsprechenden Rotations-Schwingungssensoren
und/oder Peripherie-Schwingungssensoren ausgestattet werden kann.
1. Ventilatorsystem zum Fördern von einem mit Partikeln beladenem Gas (16), mit wenigstens
einer Ventilatoreinheit (66), welche ein rotierbar gelagertes Laufrad (68) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) das Laufrad (68) der Ventilatoreinheit (66) eine LABS-freie Beschichtung (76) aufweist,
welche Antihaft-Eigenschaften hat;
und/oder
b) die Ventilatoreinheit (66) ein Sensorsystem (80) umfasst, mittels welchem Schwingungen
und/oder Vibrationen der Ventilatoreinheit (66) erfassbar sind.
2. Ventilatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LABS-freie Beschichtung (76) des Laufrades eine Xylan®-Beschichtung, insbesondere
eine Xylan 1010-Beschichtung, oder eine Emralon®-Beschichtung, insbesondere eine Emralon
333-Beschichtung, ist.
3. Ventilatorsystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (80)
a) wenigstens einen Rotations-Schwingungssensor (82) umfasst, welcher in der Lage
ist, Schwingungen an einem rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit (66) zu erfassen;
und/oder
b) wenigstens einen Peripherie-Schwingungssensor (84) umfasst, welcher in der Lage
ist, Schwingungen an einem nicht rotierenden Bauteil der Ventilatoreinheit (66) zu
erfassen.
4. Ventilatorsystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Rotations-Schwingungssensor (82) ein berührungsloser Sensor, insbesondere ein
Laser-Doppler-Vibrometer, ist;
und/oder
b) der Peripherie-Schwingungssensor (84) ein berührungsloser Sensor, insbesondere
ein Laser-Doppler-Vibrometer, oder ein mit dem zu überwachenden Bauteil mechanisch
koppelbarer Kontaktsensor ist.
5. Ventilatorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotations-Schwingungssensor (82) ein Sensor gemäß ISO 7919-3:2018-01 und/oder
der Peripherie-Schwingungssensor (84) ein Sensor gemäß DIN ISO 10816-3:2018-01 ist.
6. Ventilatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilatorsystem (67) wenigstens eine Ventilatoreinrichtung (88) aufweist, welche
zwei oder mehr Ventilatoreinheiten (66) umfasst.
7. Ventilatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (72) vorhanden ist, welche abhängig von einem oder mehreren
Ausgangssignalen des oder der Sensoren (82, 84) des Sensorsystems (80) die Drehzahl
des Laufrades (68) einer oder mehrerer vorhandener Ventilatoreinheiten (66) einstellt
und/oder ein Ausgabesignal, insbesondere ein visuell oder akustisch erfassbares Ausgabesignal,
erzeugt, welches den Betriebszustand der Ventilatoreinheit (66) widerspiegelt.
8. Luftsystem für eine Anlage (12) zum Behandeln von Werkstücken (14), in welcher ein
mit Partikeln beladenes Abgas (16) entsteht, mit einem Strömungsweg (64), entlang
welchem das Abgas (16) förderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventilatorsystem (67) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorhanden ist, dessen wenigstens
eine Ventilatoreinheit (66) in dem Strömungsweg (64) des Abgases (16) angeordnet ist.
9. Anlage zum Behandeln von Werkstücken (14), in welcher ein mit Partikeln beladenes
Abgas (16) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftsystem (46) nach Anspruch 8 vorhanden ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) eine Anlage (12) zum Beschichten von Werkstücken (14), insbesondere
von Fahrzeugkarosserien (18) oder von Fahrzeugkarosserieteilen, mit einem Beschichtungsmaterial,
insbesondere mit einem Lack, ist und die Partikel durch Overspray gebildet sind.